RunLoop详解

什么是RunLoop

顾名思义，RunLoop就是运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情。在iOS系统中RunLoop有以下应用场景：

1. 定时器、PerformSelector
2. CGD Async Main Queue
3. 事件响应、手势识别、界面刷新
4. 网络请求
5. AutoreleasePool

试想以下如果程序没有RunLoop会怎样？

int main(int argc, const char * argv[]){
  @autoreleasepool{
    NSLog(@"Hello, World!");
  }
  return 0;
}

执行完打印语句该程序就会退出运行。

那么如果有了RunLoop呢？我们看下面的代码

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

这是一个APP程序的main函数，这个函数启动后APP是不会自动退出的,这是为什么呢？原因就是 UIApplicationMain 函数里面有运行循环，大致的原理跟下面的代码类似：

int main(int argc, char *argv[]){
  @autoreleasepool {
    int retVal = 0;
    do {
      // 睡眠中等待消息
      int message = sleep_and_wait();
      // 处理消息
      retVal = process_message(message);
    }while( 0 == retVal);
    return 0;
  }
}

那么通过上面的分析我们发现RunLoop的基本作用应该是：

1. 保持程序的持续运行
2. 处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）
3. 节省CPU资源，提高程序性能：该做事的时候做事，该休息的时候休息
4. ……

RunLoop对象

iOS中有两套API来访问和使用RunLoop

1. Foundation: NSRunLoop
2. Core Foundation: CFRunLoopRef

NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象

1. NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装
2. CFRunLoopRef是开源的：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

RunLoop与线程

1. 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
2. RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程为Key,RunLoop作为value
3. 线程刚创建的时候没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建
4. RunLoop会在线程结束是销毁
5. 主线程的RunLoop已经自动获取(创建)，子线程默认没有开启RunLoop

获取RunLoop对象

Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop];		// 或得主线程的RunLoop对象

Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent();	// 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain();			// 获得主线程的RunLoop对象

RunLoop相关的类

CoreFoundation中关于RunLoop的5个类

1. CFRunLoopRef
2. CFRunLoopModeRef
3. CFRunLoopSourceRef
4. CFRunLoopTimerRef
5. CFRunLoopObserverRef

typedef struct __CFRunLoop *CFRunLoopRef;
struct __CFRunLoop {
	pthread_t _pthread;
	CFMutableSetRef _commonModes;
	CFMutableSetRef _commonModeItems;
	CFRunLoopModeRef _currentMode;
	CFMutableSetRef _modes;
};

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
struct __CFRunLoopMode {
	CFStringRef _name;
	CFMutableSetRef _sources0;
	CFMutableSetRef _sources1;
	CFMutableArrayRef _observers;
	CFMutableArrayRef _timers;
}

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式；

一个RunLoop包含若干个Mode,每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer;

RunLoop启动时只能选择其中一个Mode,作为currentMode

如果切换Mode,只能退出当前Loop,再重新选择一个Mode进入，不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响

如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer,RunLoop会立马退出

常见的两种Mode:

1. kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode,通常主线程在这个Mode下运行
2. 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

CFRunLoopObserverRef

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Sources
  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
  kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
}

添加Observer监听RunLoop的所有状态

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

RunLoop的运行逻辑

Source0

1. 触摸事件处理
2. performSelector:onThread:

Source1

1. 基于Port的线程间通信
2. 系统事件捕捉

Timer

1. NSTimer
2. performSelector:withObject:afterDelay:

Observers

1. 用于监听RunLoop的状态
2. UI刷新(BeforeWaiting)
3. AutoReleasePool(BeforeWaiting)

运行流程介绍：

RunLoop休眠的实现原理

RunLoop在实际开发中的应用场景

1. 控制线程的声明周期(线程保活)
2. 解决NSTimer在滑动时停止工作的问题
3. 监控应用卡顿
4. 性能优化