教你如何輕松搞定 Runloop

bearman12345 9年前發布 | 13K 次閱讀 RunLoop iOS開發移動開發

認識 Runloop

Runloop 就是運行循環，如果沒有 Runloop，程序一運行就會退出，有 Runloop 就相當于在程序內部開了一個死循環
在 iOS 開發中，有兩套 API 可以訪問 Runloop： NSRunloop 和 CFRunloopRef ，它們是等價的，可以相互轉換
NSRunloop 是基于 CFRunloopRef 的 OC 包裝
參考資料：蘋果官方文檔、 CFRunloopRef 源碼

Runloop 的本質

Mach 是 XNU 的內核，進程、線程和虛擬內存等對象通過端口發消息進行通信，Runloop 通過 mach_msg() 函數發送消息
如果沒有 port 消息，內核會將線程置于等待狀態 mach_msg_trap()
如果有消息，判斷消息類型處理事件，并通過 modeItem 的 callback 進行回調

Runloop 的作用

保證程序的持續運行
處理 APP 中的各類事件
節省 CPU 資源，提高程序性能（有事情就做，沒事情就休息）

Runloop 與線程的關系

NSRUnloop 與線程一一對應
主線程中的 runloop 在程序運行時已經創建并啟動了
子線程中的 runloop 需要我們手動創建并開啟
runloop 在線程結束時，也會銷毀

獲取 Runloop 對象

獲取主線程 runloop 對象

NSRunLoop *mainRL = [NSRunLoop mainRunLoop];
CFRunLoopRef mainRLRef = CFRunLoopGetMain();

獲取當前線程 runloop 對象

NSRunLoop *currentRL = [NSRunLoop currentRunLoop];
CFRunLoopRef currentRlRef = CFRunLoopGetCurrent();

通過子線程創建 runloop
```
NSRunLoop *curRunloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
```
這個方法本身是懶加載的，如果是第一次調用該方法，那么就創建子線程對應的 runloop。
補充： runloop 對象是利用字典進行存儲的，key 值對應線程對象，value 值對應該線程的 runloop，在子線程中runloop 不會自動創建。

Runloop 的相關類

與 runloop 相關的共有五個類：CFRunLoopRef、CFRunLoopModeRef、CFRunLoopTimerRef、CFRunLoopSourceRef、CFRunLoopObserverRef

Runloop 五個相關類之間的關系

CFRunLoopRef （ Runloop 對象）
- Runloop 對象就是Runloop 本身
CFRunLoopModeRef （ Runloop 的運行模式）
- 一個 Runloop 包含若干個 Mode，而每個 Mode 又包含若干個 Source/Timer/Observer，每次 RunLoop 啟動時，只能指定其中一個 Mode，這個 Mode 被稱作 CurrentMode。如果需要切換 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一個 Mode 進入，這樣就可以分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。
- Mode 的分類，系統默認注冊了 5 個 Mode：
  - KCFRunLoopDefaultMode ：App的默認Mode，通常主線程是在這個 Mode 下運行
  - UITrackingRunLoopMode ：界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響
  - UIInitializationRunLoopMode : 在剛啟動 App 時進入的第一個 Mode，啟動完成后就不再使用
  - GSEventReceiveRunLoopMode : 接受系統事件的內部 Mode，通常用不到
  - kCFRunLoopCommonModes : 占位用的 Mode，不是一種真正的 Mode，就相當于 KCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode的合體
CFRunLoopTimerRef（ Timer 事件）
- 基于時間的觸發器，基本等同于 NSTimer
- NSTimer 在各種模式下的運行效果
```
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
```
  以上 scheduledTimerWithTimeInterval 方法內部默認把創建的定時器對象添加到當前的 Runloop 中，并且指定運行模式為 NSDefaultRunLoopMode
```
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
```
  以上 timerWithTimeInterval 方法創建定時器，如果想要定時器工作，還需要添加到 Runloop 中，并指定運行模式
- 注意： 當 Runloop 切換到非指定模式，定時器就會停止工作
CFRunLoopSourceRef （ Runloop 要處理的事件源）
- 事件源也就是輸入源，只需要對它的分類有所了解就可以了
- 以前的分法（根據官方文檔）
  - Port-Based Sources
  - Custom Input Sources
  - Cocoa Perform Selector Sources
- 現在的分法（基于函數的調用棧）
  - Source0：非基于 Port 的
  - Source1：基于 Port 的

CFRunLoopObserverRef（ Runloop 的監聽者）

主要用于監聽 Runloop 的狀態

Runloop 的狀態主要有：

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
};

實現 Runloop 的監聽

//創建監聽對象，當 Runloop 的狀態改變時就會調用該方法
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
  NSLog(@"對 Runloop 的狀態改變進行監聽", activity);
});
//設置監聽
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

Runloop 的啟動

選擇一個運行模式，且只能選擇一個
判斷當前選擇的運行模式是否為空
檢查當前運行模式里面是否有 Source 或 Timer，如果都沒有，則 Runloop 立即退出
至少有 Source 或 Timer 中的任意一個，則 Runloop 開啟
在檢查的時候不會檢查 Observer

Runloop 的運行處理邏輯

Runloop 的運行處理邏輯

在運行 Runloop 時，RUnloop 會自動處理之前未處理的消息，并通知相關的監聽者，具體的處理邏輯如下：
1. 通知觀察者 Runloop 已經啟動
2. 通知觀察者即將要開始的定時器
3. 通知觀察者即將啟動的非基于端口的源
4. 啟動已經準備好的非基于端口的源
5. 如果有基于端口的源并處于等待狀態，立即啟動，跳到第九步
6. 通知觀察者 Runloop 進入休眠
7. Runloop 進入休眠，等待發生以下事件時喚醒
  - 有事件到達基于端口的源
  - 定時器啟動
  - Runloop 超時
  - Runloop 被外界手動喚醒
8. 通知觀察者，線程剛被喚醒
9. 處理喚醒時收到的消息，之后跳到第二步
  - 如果有用戶定義的定時器啟動，處理定時器事件并重啟 Runloop
  - 如果輸入源啟動，傳遞相應的信息
  - 如果 Runloop 被外界手動喚醒且未超時，重啟 Runloop
10. 通知觀察者，Runloop 即將結束

Runloop 的應用

常駐線程
- 在子線程中創建一個 Runloop
```
NSRunLoop *currentRunloop= [NSRunLoop currentRunLoop];
```
- 需要至少指定 Runloop 的 Source 或者 Timer 中的任意一個（一般情況下指定 Source，比較簡單）
- 需要指定 Runloop 的運行模式（保證 Runloop 不退出）
```
[currentRunloop addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
```
- 需要手動開啟 Runloop
```
[currentRunloop run];
```
imageView 的顯示
- 控制方法在特定模式下可用
```
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip2016"] afterDelay:3.0];
```
  以上方法默認添加到當前的 Runloop 中，并且指定運行模式為默認 KCFRunLoopDefaultMode，如果 Runloop 切換運行模式，則圖片不會加載到 imageView 上。
```
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"Snip20161009_32"] afterDelay:3.0 inModes:@[NSRunLoopCommonModes]];
```
  以上方法添加到當前 Runloop 中，且指定運行模式為 NSRunLoopCommonModes

自動釋放池

進入 Runloop 的時候第一次創建
退出 Runloop 的時候最后一次釋放（超時或線程銷毀）

其他時候的創建與釋放

當 Runloop 即將休眠的時候會把之前的自動釋放池釋放，再重新創建一個新的自動釋放池

void msg(int n)
{
  NSLog(@"runloop被喚醒");
  NSLog(@"runloop處理事件---%zd",n);
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
   NSLog(@"runloop啟動了");

      do {
          NSLog(@"runloop詢問，還有事情需要我處理嗎？");
          NSLog(@"沒有事情的話，我就睡覺了");
          NSLog(@"runloop進入到休眠");

          int number = 0;
          scanf("%zd",&number);
          msg(number);

      } while (1);
  }
  return 0;
}

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