iOS RunLoop

一、什么是RunLoop

iOS的RunLoop简单来说就是一个运行循环，在需要的时候运行，在不需要的时候进行休眠，节省CPU资源。

下面是苹果官方文档的一张解释RunLoop的图示，大概展示了RunLoop的工作原理。

从上面的图可以看出RunLoop的大概工作原理，当接收到Input sources 或者 Timer sources时就会交给对应的处理方去处理。当没有事件消息传入的时候，RunLoop就进入休眠状态。runloop处于监视与被监视的状态中，要处理很多复杂的事件，下面会详细介绍runloop的组成。

input source 和 timer source

input source 和 timer source 都是runloop的事件源，其中input source又可以分为三类:

• Port-Based Source：系统底层的的Port事件（在应用层基本不会碰到）；
• Custom Input Source：用户手动创建的Source；
• Cocoa Perform Selector Sources，Cocoa提供的 performSelector 系列方法，也是一种事件源

Timer Source 也就是定时器事件。

RunLoop Observer

runloop observer是runloop本身的监视器，它可以监视runloop自身的状态。runloop observer 可以监视下面的runloop事件

• The entrance to the run loop. （进入循环）
• When the run loop is about to process a timer.（循环将要处理 timer 事件源）
• When the run loop is about to process an input source.（循环将要处理input source事件源）
• When the run loop is about to go to sleep.（循环将要进入休眠）
• When th run loop has woken up,but before it has processed th event that woke it up.（循环已经被唤醒，但是还没有处理唤醒该循环的事件）
• The exit from th run loop.（退出循环）

Runloop Mode

先上一个图

Runloop Mode 实际上是Source，Timer 和Observer的组合。不同的Mode讲不同组的Source， Timer，Observer打包与其他Mode的内部成员隔绝开来。这样Runloop在某个时刻就只能跑在一个Mode下，专心处理该Mode下的Source，Timer和Observer。

苹果官方文档中提到的Mode有5种，分别是：

• NSDefaultRunLoopMode
• NSConnectionRepLyMode
• NSModalPanelRunLoopMode
• NSEventTrackingRunLoopMode
• NSRunLoopCommonModes

iOS 中公开暴露出来的只有 NSDefaultRunLoopMode 和 NSRunLoopCommonModes。 NSRunLoopCommonModes 实际上是一个 Mode 的集合，默认包括NSDefaultRunLoopMode 和 NSEventTrackingRunLoopMode。

当然，RunLoop Mode不止上面提到的5种，我们来看下系统开启后，都默认注册了哪些Mode。

• kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
• UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
• UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用
• GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
• kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

二、RunLoop和线程有什么关系

• runloop的作用就是管理线程，当线程的runloop开启后，县城就会在执行完任务后进入到休眠状态，随时等待新的事件源进入，而不是退出。

• runloop和线程一一对应，每个线程只有一个runloop。线程在创建的时候并没有创建runloop，需要手动创建（主线程除外）。iOS中没有创建runloop的方法，是通过获取时懒加载实现的。只能在线程内部获取改线程的runloop（主线程除外）。

三、iOS中提供的RunLoop对象及其访问方法

RunLoop对象

iOS中提供了两个RunLoop对象

• CFRunLoopRef : CorFoundation框架内，提供纯C函数的API，所有这些API都是线程安全的。
• NSRunLoop : 基于CFRunLoopRef的封装，提供了面向对象的API，但是这些API不是线程安全的。

获取RunLoop对象。

苹果不允许直接创建runloop，只提供了获取Runloop的函数：

• Core Foundation

  CFRunLoopGetCurrent() //获取当前线程的RunLoop对象
  CFRunLoopGetMain() //获取主线程的RunLoop对象

• Foundation

  [NSRunLoop currentRunLoop] //获取当前线程的RunLoop对象
  [NSRunLoop MainRunLoop] //获取主线程的RunLoop对象

RunLoop相关的类

Core Foundation中关于RunLoop的5个类

1. CFRunLoopRef

   • 用来获取当前的RunLoop和主RunLoop

2. CFRunLoopModeRef

   • RunLoop的运行模式，一个RunLoop包含若干个Mode；
   • 每个Mode包含若干个 Source/Timer/Observer,每次RunLoop启动时，只能制定一个Mode运行，这个Mode被称之为CurrentMode；
   • 如果需要切换Mode，只能退出RunLoop,重新制定一个Mode进入；
   • 这样可以分隔开不同组的Source/Timer/Observer互不影响。
3. CFRunLoopSourceRef
   
   • CFRunLoopSourceRef 是事件源
   • 按照官方文档分类：
     
     • Port-Based Sources（基于端口，跟其他线程交互，通过内核发布的消息）；
     • Custom Perform Selector Sources（自定义）；
     • Cocoa Perform Selector Sources（PerformSelector方法）
   • 按照函数调用栈的分类
     
     • Source0：非基于Port
     • Source1：基于Port
4. CFRunLoopTimerRef
   
   • CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
   • 基本上说的就是NSTimer（CADisplayLink也是加到RunLoop），它受RunLoop Mode的影响。
5. CFRunLoopObserveRef
   
   • CFRunLoopObserverRef是观察者类，负责监听RunLoop的状态改变；
   • 可以监视上面 RunLoop Observer中提到的几个状态变化。

四、Runloop的实际应用

• 在线程中使用timer

  这应该是最常见的runloop的应用。一个NSTimer一次只能加入到一个runloop中。我们日常使用的时候，通常是加入到当前的runloop的default mode中，而scrollView在用户滑动的时候，主线程的runloop就会跳转到UITrackingRunLoopMode。而这个时候 timer就不会运行。针对这种情况有两种解决方案：

  • 设置Runloop Mode，例如NSTimer，我们指定它运行在NSRunLoopCommonModes，这是一个Mode的集合。注册到这个Mode下后，无论当前的runloop运行哪个Mode，事件都能得到执行。
  • 另一种解决timer的办法就是，我们在另一个线程执行和处理timer事件，然后在主线程更新UI。

• 将有频繁操作的回调指定到固定的线程中执行。这样可以减少线程创建和销毁的开销。