前言

RunLoop是iOS和OSX開發(fā)中非?；A(chǔ)的一個概念,學(xué)習(xí)Runloop能夠幫助我們更清楚的了解APP為何能夠持續(xù)運行。雖然在平時的工作場景中使用Runloop的機會很少，但是理解RunLoop可以幫助開發(fā)者更好的利用多線程編程。網(wǎng)上關(guān)于Runloop的文章千篇一律，但"一千個讀者，就有一千個哈姆雷特",每個人都有自己不同的理解。

Runloop

通俗概念

• 可以從字面上理解成“運行循環(huán)”、“跑圈”，通俗一點，它就是一個死循環(huán)，相當(dāng)于一個do..while；
• 正是因為這個死循環(huán)的存在，才能保持程序的持續(xù)運行，不會像一塊代碼，執(zhí)行完了就完了；
• 有事情的時候做事情，沒事情的時候就休息，充分節(jié)省了CPU的性能；
• 所謂的“事情”，實際上就是App中的各種事件（比如觸摸事件、定時器事件、Selector事件）；

官方解釋

• Run loops are part of the fundamental infrastructure associated with threads. A run loop is an event processing loop that you use to schedule work and coordinate the receipt of incoming events. The purpose of a run loop is to keep your thread busy when there is work to do and put your thread to sleep when there is none.
• Runloop是與多線程相關(guān)的、基礎(chǔ)框架中非常重要的一部分。 Runloop是你用來調(diào)度、協(xié)調(diào)當(dāng)前的到來事件的一個循環(huán)。Runloop的目的就是當(dāng)有任務(wù)到來的時候保持當(dāng)前線程處于繁忙狀態(tài), 當(dāng)沒有任務(wù)需要處理的時候讓當(dāng)前線程處于休眠狀態(tài)。

如果沒有Runloop

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• 代碼從上到下執(zhí)行，到第三行就結(jié)束了

有了Runloop以后

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• 由于main函數(shù)里面啟動了RunLoop，所以程序并不會馬上退出，保持持續(xù)運行狀態(tài)
• 在代碼main.m里都默認(rèn)在主線程中啟動了runloop
• 所以UIApplicationMain函數(shù)一直沒有返回，保持了程序的持續(xù)運行

#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

RunLoop對象

• iOS中為我們提供了兩套API訪問和操作runloop，一套是面向OC的，一套是基于C語言的
  • Foundation下的NSRunLoop
  • Core Foundation下的CFRunLoopRef
• NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一層OC包裝，所以要了解RunLoop內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要多研究CFRunLoopRef層面的API（Core Foundation層面）
• 更多細(xì)節(jié)我們可以查閱蘋果官方文檔深入學(xué)習(xí)
• 蘋果官方文檔
• RunLoop 官方編程手冊翻譯

Runloop與線程的關(guān)系

• 每條線程都有唯一的一個與之對應(yīng)的RunLoop對象
• 主線程的RunLoop已經(jīng)自動創(chuàng)建好了，子線程的RunLoop需要主動創(chuàng)建（子線程的RunLoop默認(rèn)是關(guān)閉的，因為有時候開了個線程但卻沒有必要開一個RunLoop，不然反而浪費了資源）。
• RunLoop在第一次獲取時創(chuàng)建，在線程結(jié)束時銷毀（內(nèi)部實際上是一個懶加載）

獲得RunLoop對象

• Foundation下的獲取方法
  • 獲得當(dāng)前線程的RunLoop對象，在子線程調(diào)用該方法相當(dāng)于新創(chuàng)建一個runloop
    • [NSRunLoop currentRunLoop];
  • 獲得主線程的RunLoop對象
    • [NSRunLoop mainRunLoop];
• Core Foundation下的獲取方法
  • 獲得當(dāng)前線程的RunLoop對象，在子線程調(diào)用該方法相當(dāng)于新創(chuàng)建一個runloop
    • CFRunLoopGetCurrent();
  • 獲得主線程的RunLoop對象
    • CFRunLoopGetMain();

Runloop的相關(guān)類

• 著重了解Core Foundation下的類
  • CFRunLoopRef
  • CFRunLoopModeRef
  • CFRunLoopSourceRef
  • CFRunLoopTimerRef
  • CFRunLoopObserverRef
• 它們的關(guān)系如圖所示
• 一個runloop內(nèi)部包含若干個Mode，而每個Mode下又包含了若干個timer,observer,source.
• 調(diào)用 RunLoop 的主函數(shù)時，只能指定其中一個 Mode，這個Mode被稱作 CurrentMode
• 如果需要切換 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一個 Mode 進(jìn)入。這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。

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CFRunLoopRef

• 即代表runloop本身

CFRunLoopModeRef

• 代表RunLoop的運行模式
• 系統(tǒng)默認(rèn)注冊了5個mode，前兩個常用，后三個基本用不到
  • kCFRunLoopDefaultMode：App的默認(rèn)Mode，通常主線程是在這個Mode下運行
  • UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響
  • UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進(jìn)入的第一個 Mode，啟動完成后就不再使用
  • GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到
  • kCFRunLoopCommonModes: 這是一個占位用的Mode，不是一種真正的Mode

CFRunLoopSourceRef

• 代表事件源（輸入源）
• 以port進(jìn)行區(qū)分，而port可以為系統(tǒng)
• 分為系統(tǒng)方法和自定義方法
  • sourse0：非基于port的，自定義方法，響應(yīng)
  • sourse1：基于port的，系統(tǒng)提供的方法

CFRunLoopTimerRef

• 基于時間的觸發(fā)器
• 基本上就等效于NSTimer

CFRunLoopObserverRef

• 觀察者，用于監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)改變
• 監(jiān)聽以下幾個狀態(tài)

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

圖解

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• 從圖上看就是一直在循環(huán)，然后響應(yīng)對應(yīng)的事件，有就處理，沒有就休息。
• 在即將進(jìn)入loop的時候會有一個判空操作，如果內(nèi)部沒有任何的source、timer、observer等待著處理，那么runloop會直接退出，所以當(dāng)我們在子線程開啟runloop的時候需要注意兩點：

// 1.要給runloop添加一個事件，讓它先跑起來再說
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
 // 2.需要手動開啟它
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

Runloop的應(yīng)用

1.處理NSTimer滑動暫停的問題。

// 通過timerWithTimeInterval創(chuàng)建出來的timer，默認(rèn)不會被添加到runloop，需要手動添加指定mode
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

// 通過timer的scheduledTimerWithTimeInterval創(chuàng)建出來的timer，默認(rèn)被添加到runloop的NSDefaultRunLoopMode下
// 當(dāng)滑動scrollView時，runloop會切換到UITrackingRunLoopMode
// 也就導(dǎo)致之前NSDefaultRunLoopMode下的timer暫停
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// 解決方法，手動將timer添加到NSDefaultRunLoopMode下
// NSDefaultRunLoopMode表示timer既能響應(yīng)UITrackingRunLoopMode，
// 也能響應(yīng)NSDefaultRunLoopMode
// 相當(dāng)于將timer拷貝了一份放在這兩個mode下
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

2.在某個mode下調(diào)用方法。

// 只在NSDefaultRunLoopMode模式下顯示圖片
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"placeholder"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

3.更好的理解自動釋放池(@autoreleasepool)

• @autoreleasepool會在runloop進(jìn)入休眠前統(tǒng)一釋放，在下一次即將進(jìn)入runloop時重新創(chuàng)建
• 具體驗證可以通過創(chuàng)建observer來觀察

// 創(chuàng)建observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
    NSLog(@"----監(jiān)聽到RunLoop狀態(tài)發(fā)生改變---%zd", activity);
});

// 添加觀察者：監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

// 釋放Observer
CFRelease(observer);

4. 創(chuàng)建一個常駐線程

• 比如我們需要創(chuàng)建一個子線程，讓這個線程不死，一直循環(huán)做一些事情，比如說后臺不停的監(jiān)控用戶的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，掃描文件等。
• 這時就可以為子線程創(chuàng)建一個runloop，讓它跑起來，有事情的時候做事情，沒事情的時候休息

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
/** 線程對象 */
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    [self.thread start];
}

- (void)run
{
// 讓線程不死的一種取巧做法，
// 不停的開啟runloop，
// 每次runloop發(fā)現(xiàn)如果沒有任何的port就直接退出了，
// 當(dāng)我們調(diào)用touchesBegan為runloop添加了一個source時，runloop才正在跑起來了
    while (1) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }
}

- (void)run1
{
    // 推薦開啟常駐線程的辦法
    // 手動添加一個port，讓它跑起來
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}

- (void)test
{
    NSLog(@"----------test----%@", [NSThread currentThread]);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

關(guān)于runloop的面試題

1.什么是Runloop?

• 從字面意思上理解為：運行循環(huán)、跑圈；
• 其實它內(nèi)部是do-while循環(huán)，在這個循環(huán)內(nèi)部不斷的處理各種任務(wù)（比如Timer、Sources、Observer）
• 一個線程對應(yīng)一個runloop，主線程的runloop默認(rèn)已經(jīng)啟動，子線程的runloop需要手動開啟（通過調(diào)用run方法）
• runloop只能選擇一個mode啟動，如果當(dāng)前mode中沒有任何Timer、Sources、Observer。那么則直接退出runloop.

2.自動釋放池什么時候釋放？

• 在runloop睡眠之前釋放(kCFRunLoopBeforeWaiting)，在下一次跑圈的時候重新創(chuàng)建.

3.在開發(fā)中如何使用runloop?

• 開啟一個常駐線程（即讓一個子線程不進(jìn)入消亡狀態(tài)，等待其他線程發(fā)來消息，處理其他事件）
  • 在子線程開啟定時器
  • 在子線程進(jìn)行一些長期監(jiān)控（比如用戶的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，掃描用戶的文件等）
• 可以控制定時器在特定mode下運行
• 可以讓某些事件（行為、任務(wù)）在特定mode下執(zhí)行
• 可以添加observe監(jiān)聽runloop的一些狀態(tài)，比如監(jiān)聽點擊事件的處理（在所有點擊事件之前做一些事情）

4.ARC下是否還需要進(jìn)行內(nèi)存管理？

• 需要。即便項目是ARC的情況下，針對Core Foundation下創(chuàng)建的對象也需要進(jìn)行內(nèi)存管理，因為ARC是針對OC而言的，而Core Foundation針對的是C語言.
  凡是帶有Create、Copy、Retain等字眼的函數(shù)，最后都要記得調(diào)用CFRelease(對象)

5.NSTimer受runloop的影響，精度上存在誤差，如何解決？

• 使用GCD創(chuàng)建timer，創(chuàng)建出來的timer不受runloop的影響，不會被添加到任何mode下，精度更高.

寫在最后

很久很久沒有更新博客，一直忙于日常的工作，有時候?qū)W了新東西想寫一寫，可能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上早已經(jīng)有了很多關(guān)于這方面的文章，于是便放棄了寫下去的念頭。其實，人都是有惰性的，總覺得看現(xiàn)成的比自己去寫一寫要來得快一些，但是整理知識點的過程，我們實際上也在加深一遍理解，而學(xué)習(xí)是一個不斷重復(fù)的過程。對于已經(jīng)掌握了相關(guān)知識的人，這種總結(jié)性文章可能毫無意義，但是對于想入門學(xué)習(xí)的人，文章能夠做到淺顯易懂，它就是有價值的。做了很久的開發(fā)，發(fā)現(xiàn)實際編碼中我們真的很渺小，我們總是在搭建UI，創(chuàng)建model，網(wǎng)絡(luò)請求，數(shù)據(jù)填充，搞點炫酷的動畫，和產(chǎn)品經(jīng)理撕逼。即便你會各種黑魔法，各種超能力，能夠用到的機會其實并不多。所以越是基礎(chǔ)的東西越需要打牢，有了基礎(chǔ)才能舉一反三，才能一步一步的去解決更多刁鉆的需求。