iOS RunLoop

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runloop

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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。

苹果官方文档RunLoop图示

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

CFRunLoopRef
- 用来获取当前的RunLoop和主RunLoop
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。
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
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。
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。