iOS开发-RunLoop详解

RunLoop概述

RunLoop是什么？为什么要有RunLoop？一般来说，一个线程只能执行一个任务，执行完就退出。如果我们需要一种机制，让线程不退出，随时能处理事件，那么我们就用到了RunLoop。那么，RunLoop是什么？RunLoop又叫运行循环，内部就是一个do-while循环，在这个循环内部不断处理各种任务，保证程序持续运行。RunLoop存在的目的就是当线程中有任务的时候，保证线程干活，当线程没有任务的时候，让线程睡眠，提高程序性能，节省资源，该做事的时候做事，该休息的时候休息（想看一下你在房间里一直转圈抗饿还是躺在床上睡觉更抗饿？）。

RunLoop的作用

1、保持程序持续运行。

App一启动就会开启主线程，主线程在开启的时候就会开启主线程对应的RunLoop，RunLoop能保证线程不被销毁，主线程不销毁，程序就会持续运行。

2、处理App中各类事件。

事件响应、手势识别、界面刷新、AutoreleasePool自动释放池、NSTimer等事件处理。

3、节省CPU资源，提高程序性能。

如概述所述，当线程中有任务的时候，保证线程干活，当线程没有任务的时候，让线程睡眠，提高程序性能，节省资源，该做事的时候做事，该休息的时候休息。

RunLoop的原理

想要更好的理解RunLoop，阅读源码是一个不错的选择。老司机说，有了源码，RunLoop也就没那么神秘了。首先我们平时所讲的RunLoop有两种， 一种是NSRunLoop，一种CFRunLoop，NSRunLoop是存在于Foundation框架中，CFRunLoop是存在于CoreFoundation框架中的。平时我们使用的是NSRunLoop，其实NSRunLoop是基于CFRunLoop的一层简单的OC封装，CFRunLoop本质是一个结构体，NSRunLoop是一个NSObject对象。NSRunLoop不是线程安全的，CFRunLoop时候线程安全的。那么我们通过源码了解一下CFRunLoop。首先看下基本数据结构

1、首先看下CFRunLoop的定义，这里我把需要关注的参数都做了注释

由此可以看出，CFRunLoop是一个结构体，里面含有很多属性。看一下这个结构体里面我们需要关注的几个参数。每一个RunLoop都有自己的模式（Mode），而且不止一个模式。模式（Mode）里面存储的是RunLoop要处理的事件源，事件源有三种，Source、Timer、Observer这三种，下面会有详细介绍。RunLoop有很多模式，但是某一个时刻只能有一个确定的Mode，就是_currentMode，下面第二条讲述的就是RunLoop 的Mode，在RunLoop结构体里面几个与模式（Mode）相关的参数 ：

_currentMode,，表示该RunLoop当前所处的模式；

_modes表示该RunLoop中所有的模式；

另外RunLoop里面有一个Mode是NSRunLoopCommonModes，这个Mode并没有什么含义，它只是对几个模式（Mode）进行标记的一个集合；

_commonModes 表示NSRunLoopCommonModes这个模式下保存的Mode，我们也可以将自定义的Mode添加到这个set里面；

_commonModeItem 表示添加到NSRunLoopCommonModes里面的Source/Timer等；

2、上面提到的RunLoop里面有很多模式（Mode），来了解一下模式CFRunLoopMode，下面是CFRunLoop的源码。

其实与CFRunLoop相关的几个定义都是结构体，CFRunLoopMode也是结构体，看代码了解下CFRunLoopMode的几个相关参数，主要是上面标记出来的四个参数

上面说RunLoop是用来处理事件，它处理的事件主要有三种，Source、Timer、Observer，那么Source还可以分为两种，Source0和Source1，CFRunLoopMode的定义里面有四个集合，分别表示存储这四种事件源的集合，如上标注。

RunLoop中的Mode主要有以下几种：

1)KCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行。

2)UITrackingRunLoopMode：界面跟踪Mode，用于ScrollView追踪触摸滑动，保证界面滑动的时候不受其他Mode影响。

3)KCFRunLoopCommonMode：这是一个占位用的Mode，作为标记KCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用，并不是一种真正的Mode。

4)UIInitializationRunLoopMode：在刚启动App的时候进入的第一个Mode，启动完成后不再使用。

5)CSEventReceiveRunLoopMode：接受系统事件内部Mode，通常用不到

RunLoop启动的时候只能选择其中一个Mode，作为currentMode，如果需要切换Mode，只能退出当前Mode，再重新选择一个Mode进入。

到这里，基于以上CFRunLoop和CFRunLoopMode的理解，RunLoop中保存的是RunLoopMode，而RunLoopMode中保存的才是实际执行的任务。

3、RunLoopMode里面存储的是RunLoop要处理的事件源，事件源有三种，Soure、Timer和Observer。

1）CFRunLoopSourceRef，就是Soure事件源，看一下它的定义。

CFRunLoopSourceRef是RunLoop要处理的事件源之一，version0、version1 是根据对不同事件的处理区分出来的source0、source1。

2）CFRunLoopTimerRef 。RunLoop的相关Timer事件，定时器，定时执行一个任务，也是在RunLoop中处理的。

3）CFRunLoopObserverRef 。CFRunLoopObserverRef 是RunLoop的监听者，能够监听RunLoop的状态改变。

RunLoop在运行过程中有以下几个状态：

可以给一个RunLoop添加观察。通过监测RunLoop的状态判断是否出现卡顿。创建一个Observer观察者，将创建好的观察者添加到主线程RunLoop的CommonMode模式下观察，创建一个持续的子线程专门用来监控主线程的RunLoop状态，一旦发现进入睡眠前的KCFRunLoopBeforeSource状态，或者唤醒后的状态KCFRunLoopAfterWaiting，在设置的时间阈值内一直没有变化，即可判断为卡顿，dump出堆栈的信息，从而进一步分析出具体是哪个方法的执行时间长。

4、了解了RunLoop的基本数据结构，下面看一下RunLoop是如何运行的。

首先，如何创建一个RunLoop，其实RunLoop并不需要我们手动创建。任何一个RunLoop都与一个线程关联着，先有线程，再有RunLoop。苹果提供了两个API，让我们来获取RunLoop，CFRunLoopGetMain() 和CFRunLoopGetCurrent() ，这两个方法分别获取MainRunLoop 和当前线程的RunLoop。

从上面两个函数可以看出，RunLoop是通过_CFRunLoopGet0()这个函数来获取的，并且以线程作为参数，这个函数的作用与通过key从NSDictionary获取Value极为相似。接下来，看一下_CFRunLoopGet0()的实现。

获取某个线程的RunLoop，首先以该线程作为key，从全局字典查找，如果没有找到，就新建一个，并以线程为key，RunLoop为Value存到全局字典中（如果全局字典不存在，就先初始化全局字典，并新建一个MainRunLoop保存到全局字典中）。下面是源码，我都添加了注释。

上面这个是获取当前RunLoop的原理，那么RunLoop内部又是如何执行任务的。这里有一个图解。

CFRunLoopRun 和CFRunLoopRunInMode 内部都调用了CFRunLoopRunSpecific。而CFRunLoopRunSpecific内部又调用了__CFRunLoopRun,CFRunLoopRunSpecific和__CFRunLoopRun 合起来就是RunLoop的完整实现了。看下下面一段伪代码解读，这个就是RunLoop的内部逻辑：

RunLoop和线程之间的关系

1、RunLoop保存在一个全局的Dictionary里面，线程为key，RunLoop为Value。

2、线程刚创建的时候是没有RunLoop对象的，RunLoop会在第一次获取它的时候创建。

3、RunLoop会在线程结束的时候销毁。

4、主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop。

5、每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象。

6、先有线程，再有RunLoop。

我们在开发中常见RunLoop使用

1、控制线程生命周期（线程保活、线程永驻）。原理：如果Mode里面没有任何的Soure0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出，所以为了不让它退出，可以在RunLoop里面添加一个Soure1，AF2.x中用到常驻线程，就是这个原理。

2、TableView延迟加载图片。把setImage放到NSDefaultRunLoopMode去做，也就是在滑动的时候并不会去调用赋值图片的方法，而是会等到滑动完毕切换到NSDefaultRunLoopMode下面才会调用。

[self.img performSelector:@selector(setImage:) withObject:image afterDelay:0 inModes:[NSDefaultRunLoopMode]];

3、解决NSTimer在滑动时停止工作的问题（将Timer添加到CommonMode里面即可）。

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(timerEvent) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

Timer默认是处在NSDefaultRunLoopMode模式，当我们滑动页面的时候RunLoop会切换到UITrackingRunLoopMode模式，这样我们的timer就停止工作了，就像商城的倒计时，滑动页面的时候倒计时就停止了，为了解决这个问题，需要让timer在UITrackingRunLoopMode下也能工作，而NSRunLoopCommonModes，这个模式等效于NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode的结合。 所以给timer指定NSRunLoopCommonModes模式，这样 timer可以在NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode模式下都运行。

4、另外可以通过监测RunLoop的状态监测应用卡顿。

RunLoop在进入睡眠之前和唤醒后的两个loop状态定义的值，分别是KCFRunLoopBeforeSources和KCFRunLoopAfterWaiting，也就是要触发Source0回调和接收mach_port消息两个状态。创建一个Observer观察者，将创建好的观察者添加到主线程RunLoop的CommonMode模式下观察，创建一个持续的子线程专门用来监控主线程的RunLoop状态，一旦发现进入睡眠前的KCFRunLoopBeforeSource状态，或者唤醒后的状态KCFRunLoopAfterWaiting，在设置的时间阈值内一直没有变化，即可判断为卡顿，dump出堆栈的信息，从而进一步分析出具体是哪个方法的执行时间长。

以上是开发中常用的与RunLoop相关的应用。

对于RunLoop的这篇总结，是在阅读前人博客和自己对源码的解读之后编写的。基于对RunLoop的理解，我们可以清晰的看到，RunLoop就是一个do-while循环，在这个循环内部，有事情则处理事情，没事情就休息，这样做的好处就是提高程序性能，节省资源。另外RunLoop中保存的是RunLoopMode，而RunLoopMode中保存的才是实际执行的任务。对RunLoop理解到这里，我们可以去网上搜罗一下RunLoop的案例，检阅一下自己啦，加油！