深入理解RunLoop

原文出自：原文

一.RunLoop基本概念

概念:程序的運行循環,通俗的來說就是跑圈.

1. 基本作用（作用重大） 
(1) 保持程序的持續運行(iOS程序爲什麼能一直活着不會死) 
(2) 處理app中的各種事件（比如觸摸事件、定時器事件【NSTimer】、selector事件【選擇器·performSelector···】） 
(3)節省CPU資源，提高程序性能，有事情就做事情，沒事情就休息

2. 重要說明 
（1）如果沒有Runloop,那麼程序一啓動就會退出，什麼事情都做不了。 
（2）如果有了Runloop，那麼相當於在內部有一個死循環，能夠保證程序的持續運行

3.main函數中的Runloop 
(1) 在UIApplication函數內部就啓動了一個Runloop,該函數返回一個int類型的值 
(2) 這個默認啓動的Runloop是跟主線程相關聯的

4.Runloop對象 
（1）在iOS開發中有兩套api來訪問Runloop 
第一種:foundation框架【NSRunloop】 
第二種:core foundation框架【CFRunloopRef】 
（2）NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop對象,它們是等價的，可以互相轉換 
（3）NSRunLoop是基於CFRunLoopRef的一層OC包裝，所以要了解RunLoop內部結構，需要多研究CFRunLoopRef層面的API（Core Foundation層面）

5.Runloop與線程 
(1) Runloop和線程的關係：一個Runloop對應着一條唯一的線程 
問題：如何讓子線程不死 
回答：給這條子線程開啓一個Runloop 
(2) Runloop的創建：主線程Runloop已經創建好了，子線程的runloop需要手動創建 
(3) Runloop的生命週期：在第一次獲取時創建，在線程結束時銷燬 
(4) 拿到當前應用程序的主Runloop（主線程對應的Runloop）

方法一: NSRunloop

    NSRunLoop * runloop1 = [NSRunLoop mainRunLoop];

• 1

• 1

方法二: CFRunLoopRef

 CFRunLoopRef runloop2 =   CFRunLoopGetMain();

• 1

• 1

(5) 注意點：開一個子線程創建runloop,不是通過alloc init方法創建，而是直接通過調用currentRunLoop方法來創建，它本身是一個懶加載的。

二.Runloop運行原理

1.蘋果官方的運行原理圖 

2.Runloop和相關類之間的關係圖 

RunLoop五個相關的類

• CFRunloopRef
• CFRunloopModeRef【Runloop的運行模式】
• CFRunloopSourceRef【Runloop要處理的事件源】
• CFRunloopTimerRef【Timer事件】

• CFRunloopObserverRef【Runloop的觀察者（監聽者）】

  以下是五個相關類的拋析:

• CFRunloopRef 
  (1) CFRunloopModeRef代表着Runloop的運行模式 
  (2) 一個Runloop中可以有多個mode,一個mode裏面又可以有多個source\observer\timer等等 
  (3) 每次runloop啓動的時候，只能指定一個mode,這個mode被稱爲該Runloop的當前mode 
  (4) 如果需要切換mode,只能先退出當前Runloop,再重新指定一個mode進入 
  (5) 這樣做主要是爲了分割不同組的定時器等，讓他們相互之間不受影響 
  (6) 系統默認註冊了5個mode 
  第一種模式: kCFRunLoopDefaultMode：App的默認Mode，通常主線程是在這個Mode下運行 
  第二種模式: UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用於 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響 
  第三種模式: UIInitializationRunLoopMode: 在剛啓動 App 時第進入的第一個 Mode，啓動完成後就不再使用 
  第四種模式: GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode，通常用不到 
  第五種模式: kCFRunLoopCommonModes: 這是一個佔位用的Mode，不是一種真正的Mode

• CFRunloopTimerRef 
  (1) runloop一啓動就會選中一種模式，當選中了一種模式之後其它的模式就不會參與。一個mode裏面可以添加多個NSTimer,也就是說以後當創建NSTimer的時候，可以指定它是在什麼模式下運行的。 
  (2) 它是基於時間的觸發器，說直白點那就是時間到了我就觸發一個事件，觸發一個操作。基本上說的就是NSTimer . 
  (3) 相關代碼 / - (void)timer2 { //NSTimer 調用了scheduledTimer方法，那麼會自動添加到當前的runloop裏面去，而且runloop的運行模式kCFRunLoopDefaultMode

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

• 1
• 2

• 1
• 2

• CFRunloopSourceRef 
  (1)是事件源也就是輸入源，有兩種分類模式； 
  一種是按照蘋果官方文檔進行劃分的 
  另一種是基於函數的調用棧來進行劃分的（source0和source1）。 
  (2)具體的分類情況

  *以前的分法 
  Port-Based Sources 
  Custom Input Sources 
  Cocoa Perform Selector Sources

  *現在的分法 
  Source0：非基於Port的 
  Source1：基於Port的

  (3) 可以通過打斷點的方式查看一個方法的函數調用棧

• CFRunLoopObserverRef 
  (1) CFRunLoopObserverRef是觀察者，能夠監聽RunLoop的狀態改變 
  (2) 如何監聽 

  //創建一個runloop監聽者 CFRunLoopObserverRef observer = 
  CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(),kCFRunLoopAllActivities, 
  YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) { 
  NSLog(@”監聽runloop狀態改變—%zd”,activity); }); //爲runloop添加一個監聽者 CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, 
  kCFRunLoopDefaultMode); CFRelease(observer);

（3）監聽的狀態

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) { 
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即將進入Runloop 
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即將處理NSTimer 
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即將處理Sources 
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即將進入休眠 
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), //剛從休眠中喚醒 
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), //即將退出runloop 
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有狀態改變 };

三.RunLoop運行邏輯

以下是網友整理的運行邏輯圖: 

通過上圖我們可以做以下運行邏輯的總結:

1. 一個線程對應一個runLoop,主線程的runloop是程序一啓動,默認就創建一個runloop,創建好了之後就會給它添加一些默認的模式,每個模式裏面會有很多的 source /timer/observer ,添加好這些模式後,observer就會監聽主線程的runloop,進入runloop後,就開始處理事件,先處理timer,再處理source0,source0處理完之後再處理source1,當把這些所有的事件反覆的處理完之後,如果沒有事件了,那麼runloop就會進入睡眠狀態,當用戶又觸發了新的事件,就會喚醒runloop,喚醒runloop後回到第二步,重新處理新的timer,新的source0,新的source1,處理完後就睡眠,一直反覆,當我們把程序關閉或者強退,這個時候observer就會監聽都runloop退出了.

2. observer是監聽runloop狀態的.

3. timer / source/ 
   CFRunLoopRef創建一個timer必須添加到runloop 纔會執行,添加的時候要指定模式 defaurce模式 ,不對程序做任何操作 timer就會後臺運行 ,當我進行操作的時候runloop模式就會從默認模式切換到其他模式,假如說我操作scrollerView 它就會從default模式切換到tracking模式 
   而roonloop 同一時刻只能執行一種模式.  
   當在創建timer時指定 Comment 僅僅是個標記,默認和追蹤,那麼timer就會隨着觸發的模式不同進行 默認和追蹤模式的選擇 

4. Source :source一般是不會去操作的,第一種是基於自定義的,第二種是基於端口的,第三種是基於Performselect的 
   通過函數調用棧來對source分類:分爲source0 source1 :

   • source0是非基於端口的,是用戶自己手動觸發的操作,比如觸摸滑動等操作.

   • Source1是系統內部的一些端口觸發的事件

   • 子線程的runloop需要手動創建,需要手動開啓

5.自動釋放池,什麼時候創建和釋放 ? 
(1)第一次創建:是在runloop進入的時候創建 對應的狀態 = KCFRunLoopEntry 
(2)最後一個退出,是在runloop退出的時候 對應的狀態 = KCFRunLoopExit 
(3)其他的創建和釋放 
每次睡覺的時候會釋放前自動釋放池,再創建一個新的 
即將進入睡眠的時候,先釋放上一次創建的自動釋放池,然後再創建一個新的釋放池