iOS开发进阶：RunLoop

镇长2019-02-252023-11-02

什么是 RunLoop ?

Run loop 表示一个循环程序会一直运行。通过内部维护事件循环(Event Loop)来对事件/消息进行管理的一个对象。事件循环模型的特点：在没有消息处理时，线程进入休眠状态以避免资源占用，在有消息时，立刻被唤醒执行任务。

所以，RunLoop 实际上就是一个对象，这个对象管理了其需要处理的事件和消息，并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后，就会一直处于这个函数内部 “接受消息->等待->处理” 的循环中，直到这个循环结束（比如传入 quit 的消息），函数返回。

在 iOS 系统中提供了两个这样的对象：

NSRunLoop : 基于 CFRunLoopRef 封装，提供面向对象的 API，但是不是线程安全的。
CFRunLoopRef ：是在 CoreFoundation框架中，提供了纯 C 的API，是线程安全。

`main`函数为什么不会退出？

应用程序中，启动后执行下面代码：

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

因为调用UIApplicationMain启动了一个Runloop。有接收消息进行处理，没有消息进入等待。

RunLoop 和线程的关系

RunLoop和线程是一一对应的。

主线程的 RunLoop 默认启动。参考上面问题。
对于其他线程，没有默认启动。如果需要则可以通过手动配置和启动。
在任何一个 Cocoa 程序的线程中，都可以通过以下代码来获取到当前线程的 run loop 。NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];

RunLoop数据结构

在 CoreFoundation 中，提供了5个类：

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

他们之间的关系如下：

Garan no Dou

一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode。如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。

结构体定义

CFRunLoop结构体如下：

pthread : 与线程相关，一一对应。
currentMode：当前RunLoop所处的模式
modes 集合CFMutableSetRef
commonModes: CFMutableSetRef
commonModeItems: 集合，包含多个Observer、Timer、Source。

Mode

Mode代表RunLoop的不同运行模式，运行时只能选择一种模式运行作为currentMode，如果想切换需要退出当前循环，重新选择Mode在进入循环。为什么这样设计呢，为了隔离开不同的任务，互不影响。

CFRunLoopMode结构体：

CFRunLoopModeRef

RunLoopMode中包含的内容：

name: 名称NSDefaultRunLoopMode
source0：处理点击事件，performSelector：onThread:withObject:方法。
source1：基于Port的线程间通信，系统事件捕捉。
observers 数组，监听状态，UI刷新，自动释放池
timers 数组，NSTimer

一个Mode对应多个Source/Timer/Observer。RunLoop只能接受到当前Mode中添加的事件。

两种常用的Mode:

kCFRunLoopDefaultMode(NSDefaultRunLoopMode): APP的默认Mode，通常主线程是这个模式。
UITrackingRunLoopMode: 界面跟踪Mode，用户ScrollView追踪触摸滑动，保证界面滑动是不受其他Mode的影响。

注意：NSRunLoopCommonMode不是实际存在的Mode。是同步Source/Timer/Observer到多个Mode中的一种技术方案。

RunLoop的mode作用是什么？

mode 主要是用来指定事件在运行循环中的优先级的，分为：

NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode）：默认，空闲状态
UITrackingRunLoopMode：ScrollView滑动时
UIInitializationRunLoopMode：启动时
NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）：Mode集合

苹果公开提供的 Mode 有两个：

NSDefaultRunLoopMode（kCFRunLoopDefaultMode)
NSRunLoopCommonModes（kCFRunLoopCommonModes）

Source

CFRunLoopSourceRef是事件产生的地方。有两个版本 Source0 和 Source1:

source0: 手动唤醒线程。触摸事件，performSelector：onThread:withObject:方法。
source1 ：自动唤醒线程，基于Port的线程间通讯，系统事件的捕捉。

Timer

CFRunLoopTimerRef基于时间的触发器，可以与NSTimer进行转换。performSelector:withObject:afterDelay:

Observer

CFRunLoopObserverRef 是观察者，每个 Observer 都包含了一个回调（函数指针），当 RunLoop 的状态发生变化时，观察者就能通过回调接受到这个变化。可以观测的时间点有以下几个：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即将进入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即将处理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即将退出Loop
};

上面的 Source/Timer/Observer 被统称为 mode item，一个 item 可以被同时加入多个 mode。但一个 item 被重复加入同一个 mode 时是不会有效果的。如果一个 mode 中一个 item 都没有，则 RunLoop 会直接退出，不进入循环。

CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry:
                NSLog(@"KCFRunLoopEntry");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeTimers:
                NSLog(@"Timers");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeSources:
                NSLog(@"Sources");
                break;
            case kCFRunLoopBeforeWaiting:
                NSLog(@"BeforeWaiting");
                break;
            case kCFRunLoopAfterWaiting:
                NSLog(@"AfterWaiting");
                break;
            case kCFRunLoopExit:
                NSLog(@"Exit");
                break;
            default:
                break;
        }
    });
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    CFRelease(observer);

RunLoop运行逻辑

运行逻辑

RunLoop的应用

1. 监控线程生命周期
2. 解决NSTimer在滑动停止工作的问题
3. 监控应用卡顿
4. 性能优化

滑动TableView的时候定时器为什么会失效？

因为滑动TableView的时候，RunLoop发生了Mode切换。
kCFRunLoopDefaultMode —> UITrackingRunLoopMode。
解决方法：将Timer添加到RunLoop使用commonMode标记设置。

// 这种方式添加定时器不会出现，Timer停止的问题。
static int count = 0;
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    NSLog(@"%d", count ++);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
// NSRunLoopCommonModes 并不是一个真的模式，而是一个标记。

如何实现常驻线程？

经常使用子线程时，可以创建一个常驻子线程，可以节省系统资源。下面看创建常驻子线程：

BOOL shouldKeepRunning = YES; // global
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // LEThread继承自NSThread重写dealloc方法，打印销毁信息。
    self.thread = [[LEThread alloc] initWithBlock:^{
        // 用于线程保活，不做具体的任务。
        // 线程一直在运行
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
//        [[NSRunLoop currentRunLoop] run]; // 开启一个无限的循环，无法停止。
        NSRunLoop *theRL = [NSRunLoop currentRunLoop];
        while (shouldKeepRunning && [theRL runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]);
        NSLog(@"%s ---end----", __func__);
    }];
   // 启动子线程
    [self.thread start];
}

//停止线程
// 停止子线程RunLoop，该方法需要在子线程中调用。
- (void)stop {
    shouldKeepRunning = NO; // 标志
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent()); // 释放当前RunLoop。
    NSLog(@"%s", __func__);
}