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Run Loop是什么
RunLoop顧名思義，是運行循環(huán)。它跟線程是一一對應(yīng)的，每一個線程都有一個RunLoop，在需要的時候創(chuàng)建。RunLoop的作用很簡單，就是保持線程不會退出，并且處理一些事件。
如果沒有RunLoop，線程只要一執(zhí)行完代碼就會退出。RunLoop類似一個while循環(huán)，但是又不像while循環(huán)會占用CPU資源，RunLoop在等待的時候處于休眠狀態(tài)，只有接收到事件時，才會被喚醒，然后再做相應(yīng)的處理。
程序啟動時，系統(tǒng)會自動為我們開啟主線程的RunLoop，這就保證了我們的程序不會退出，并且可以一直響應(yīng)我們的操作。而子線程的RunLoop并沒有開啟，需要我們手動開啟。
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Run Loop使用
說到使用RunLoop，其實我們在使用NSTimer的時候就已經(jīng)使用過它了，只不過那時候并沒有對RunLoop深入研究，我們來重新體驗一下一個NSTimer的簡單使用：
//創(chuàng)建一個Timer
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@"timer");
}];
//把它加到RunLoop里
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
一個NSTimer必須和RunLoop一起工作，不然它沒辦法運作。這里再給RunLoop添加timer的時候，有一個參數(shù)叫Mode，這是RunLoop模式，不同模式處理不同類型輸入源的事件。
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NSDefaultRunLoopMode：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 時第進入的第一個 Mode，啟動完成后就不再使用。 -
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到。 -
NSRunLoopCommonModes: 這是一個占位用的Mode，不是一種真正的Mode，它會同時處理默認模式和UI模式中的事件。
到這里又引發(fā)出來了新的問題，為什么NSTimer必須添加到RunLoop才能使用呢？
這就涉及到了RunLoop所能處理的事件了：
Run loop接收輸入事件來自兩種不同的來源：輸入源（input source）和定時源（timer source）。輸入源傳遞異步事件，通常消息來自于其他線程或程序。定時源則傳遞同步事件，發(fā)生在特定時間或者重復(fù)的時間間隔。兩種源都使用程序的某一特定的處理例程來處理到達的事件。
這張官方的圖簡單的描述了RunLoop所能處理的事件來源：
接下來，我們來玩一玩RunLoop。在OC中，有NSRunLoop和CFRunLoop兩種方式來獲取并且操作RunLoop。其中NSRunLoop是CFRunLoop的封裝。我們以NSRunLoop為主對RunLoop進行使用。首先，我們創(chuàng)建一個線程，然后開啟它的runloop，我們?nèi)绾巫C明它的runloop已經(jīng)開啟呢？結(jié)合上圖，我們只需要找一個runloop能夠處理的事件，然后讓它去處理就可以了，我這里挑選了- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait ;方法：
//首先持有一個線程對象，方便我們之后使用它
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread;
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//初始化并開啟，在線程內(nèi)部開啟它的runloop
self.thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"這是一條子線程%@",[NSThread currentThread]);
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}];
[self.thread start];
}
//點擊屏幕時，在線程上執(zhí)行下面的打印
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
[self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
//打印出線程，以便我們確認是同一條
- (void)test{
NSLog(@"哈哈哈%@",[NSThread currentThread]);
}
我們可以通過[NSRunLoop currentRunLoop]獲取當前線程的RunLoop，開啟RunLoop只需要調(diào)用其run方法。
按照我們預(yù)想的結(jié)果，運行以后每次點擊屏幕都應(yīng)該有輸出，但是實際上我們點擊屏幕并沒有任何效果。這是因為開啟RunLoop之前必須給其指定至少一種輸入源或者定時源，不然開啟之后會馬上退出。說到這里，我們得看一下RunLoop在一次循環(huán)的周期內(nèi)，到底做了什么事情：
每次運行run loop，你線程的run loop對會自動處理之前未處理的消息，并通知相關(guān)的觀察者。具體的順序如下：
- 通知觀察者run loop已經(jīng)啟動
- 通知觀察者任何即將要開始的定時器
- 通知觀察者任何即將啟動的非基于端口的源
- 啟動任何準備好的非基于端口的源
- 如果基于端口的源準備好并處于等待狀態(tài)，立即啟動；并進入步驟9。
- 通知觀察者線程進入休眠
- 將線程置于休眠直到任一下面的事件發(fā)生：
- 某一事件到達基于端口的源
- 定時器啟動
- Run loop設(shè)置的時間已經(jīng)超時
- run loop被顯式喚醒
- 通知觀察者線程將被喚醒。
- 處理未處理的事件
- 如果用戶定義的定時器啟動，處理定時器事件并重啟run loop。進入步驟2
- 如果輸入源啟動，傳遞相應(yīng)的消息
- 如果run loop被顯式喚醒而且時間還沒超時，重啟run loop。進入步驟2
- 通知觀察者run loop結(jié)束。
從以上我們可以知道，如果是定時器事件，執(zhí)行之后會直接重啟RunLoop，如果是其它事件，處理完畢后，不會再次喚醒RunLoop，要想它繼續(xù)監(jiān)聽事件，我們必須得手動喚醒它。之前在我們點擊的時候，runloop已經(jīng)退出了，所以代碼并沒有執(zhí)行。
不過這難不倒我們，我們可以給它一個循環(huán)，讓它不斷得開啟：
while (true) {
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}
再次運行，點擊屏幕就可以看到打印出的信息：
開啟RunLoop還有另外幾個方法，我們平時最好不要直接使用run方法，可能會造成無限循環(huán)：
//同run方法，增加超時參數(shù)limitDate，避免進入無限循環(huán)。使用在UI線程（亦即主線程）上，可以達到暫停的效果。
(void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate;
//等待消息處理，好比在PC終端窗口上等待鍵盤輸入。一旦有合適事件（mode相當于定義了事件的類型）被處理了，則立刻返回；類同run方法，如果沒有事件處理也立刻返回；有否事件處理由返回布爾值判斷。同樣limitDate為超時參數(shù)。
(BOOL)runMode:(NSString )mode beforeDate:(NSDate )limitDate;
以上是一些簡單的操作，我們可以利用RunLoop去監(jiān)測一些事件，當它發(fā)生的時候再去做處理。但是用while循環(huán)會讓CPU一直在工作，所以我們最好設(shè)置一種終止RunLoop循環(huán)的條件。
前面提到，RunLoop在開啟時，需要給它指定輸入源，而輸入源是可以自定義的，不過它需要使用CFRunLoop。接下來我們可以自己自定義一種輸入源：
/* Run Loop Source Context的三個回調(diào)方法，其實是C語言函數(shù) */
// 當把當前的Run Loop Source添加到Run Loop中時，會回調(diào)這個方法。
void runLoopSourceScheduleRoutine (void *info, CFRunLoopRef runLoopRef, CFStringRef mode)
{
NSLog(@"Input source被添加%@",[NSThread currentThread]);
}
// 當前Input source被告知需要處理事件的回調(diào)方法
void runLoopSourcePerformRoutine (void *info)
{
NSLog(@"回調(diào)方法%@",[NSThread currentThread]);
}
// 如果使用CFRunLoopSourceInvalidate函數(shù)把輸入源從Run Loop里面移除的話,系統(tǒng)會回調(diào)該方法。
void runLoopSourceCancelRoutine (void *info, CFRunLoopRef runLoopRef, CFStringRef mode)
{
NSLog(@"Input source被移除%@",[NSThread currentThread]);
}
//創(chuàng)建兩個屬性來保存`runLoopSource `和`runLoop `
@implementation ViewController{
CFRunLoopSourceRef runLoopSource;
CFRunLoopRef runLoop;
}
//在之前的線程代碼中為RunLoop添加Source
self.thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"這是一條子線程%@",[NSThread currentThread]);
runLoop = CFRunLoopGetCurrent();
CFRunLoopSourceContext context = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
&runLoopSourceScheduleRoutine,
&runLoopSourceCancelRoutine,
&runLoopSourcePerformRoutine};
//CFAllocatorRef內(nèi)存分配器，默認NULL，CFIndex優(yōu)先索引，默認0，CFRunLoopSourceContext上下文
runLoopSource = CFRunLoopSourceCreate(NULL, 0, &context);
CFRunLoopAddSource(runLoop, runLoopSource, kCFRunLoopDefaultMode);
[[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:10]];
}];
[self.thread start];
然后我們需要在點擊的時候通知InputSource，并且喚醒runLoop：
//通知InputSource
CFRunLoopSourceSignal(InputSource);
//喚醒runLoop
CFRunLoopWakeUp(runLoop);
然后點擊測試一下：
因為我們設(shè)置了超時時間，所以10秒以后，RunLoop就會退出。同時它的InputSource被自動移除。
以上，我們簡單的自己創(chuàng)建并添加了RunLoop的InputSource，實際開發(fā)中，我們可以對InputSource進行封裝，使用起來更方便。這里就不做這一步了，網(wǎng)上可以找到比較完善的例子。
RunLoop還有一個觀察者，可以讓我們監(jiān)聽到RunLoop的各種狀態(tài)，它也需要用CFRunLoop來實現(xiàn)，接下來，我們在上面的基礎(chǔ)上，對RunLoop添加觀察者進行監(jiān)聽：
// RunLoop監(jiān)聽回調(diào)
void currentRunLoopObserver(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
NSString *activityDescription;
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry:
activityDescription = @"kCFRunLoopEntry";
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:
activityDescription = @"kCFRunLoopBeforeTimers";
break;
case kCFRunLoopBeforeSources:
activityDescription = @"kCFRunLoopBeforeSources";
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting:
activityDescription = @"kCFRunLoopBeforeWaiting";
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting:
activityDescription = @"kCFRunLoopAfterWaiting";
break;
case kCFRunLoopExit:
activityDescription = @"kCFRunLoopExit";
break;
default:
break;
}
NSLog(@"Run Loop activity: %@", activityDescription);
}
//為runLoop添加觀察者
CFRunLoopObserverContext runLoopObserverContext = {0, NULL, NULL, NULL, NULL};
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(NULL,//內(nèi)存分配器，默認NULL
kCFRunLoopAllActivities,//監(jiān)聽所有狀態(tài)
YES,//是否循環(huán)
0,//優(yōu)先索引，一般為0
¤tRunLoopObserver,//回調(diào)方法
&runLoopObserverContext//上下文
);
if (observer)
{
CFRunLoopAddObserver(runLoop, observer, kCFRunLoopDefaultMode);
}
運行以后：
上面，我們對Runloop的使用做了簡單的分析，但是對我們好像還是沒什么卵用。接下來，我們通過一個實際的案例來運用RunLoop，讓它變成我們的法寶。
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Run Loop的實際應(yīng)用
我們在實際開發(fā)中經(jīng)常會遇到TableView中有大量的圖片顯示，在滑動過程中，能明顯得感覺到卡頓。我們這里用TableView顯示多張大圖簡單模擬一下：
self.tableView = [[UITableView alloc] initWithFrame:self.view.frame];
self.tableView.delegate = self;
self.tableView.dataSource = self;
self.tableView.tableFooterView = [[UIView alloc] initWithFrame:CGRectZero];
[self.view addSubview:self.tableView];
- (NSInteger)tableView:(UITableView *)tableView numberOfRowsInSection:(NSInteger)section {
return 299;
}
- (CGFloat)tableView:(UITableView *)tableView heightForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
return 100;
}
- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
NSString *identifier = @"identifier";
UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:identifier];
if (!cell) {
cell = [[UITableViewCell alloc] initWithStyle:UITableViewCellStyleDefault reuseIdentifier:identifier];
cell.selectionStyle = UITableViewCellSelectionStyleNone;
}
for (UIView *view in cell.subviews) {
[view removeFromSuperview];
}
UIImageView *imageView1 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"timg2"]];
imageView1.frame = CGRectMake(10, 10, 100, 80);
[cell addSubview:imageView1];
UIImageView *imageView2 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"timg2"]];
imageView2.frame = CGRectMake(120, 10, 100, 80);
[cell addSubview:imageView2];
UIImageView *imageView3 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"timg2"]];
imageView3.frame = CGRectMake(230, 10, 100, 80);
[cell addSubview:imageView3];
return cell;
}
那么怎么做優(yōu)化呢？利用我們前面了解的RunLoop可以實現(xiàn)這個優(yōu)化。我們知道卡頓的主要原因是因為加載大量大圖是比較耗時的，而在主線程上處理耗時操作時，我們滑動或者點擊屏幕就會有卡頓的感覺，因為在同一條線程上的任務(wù)只能串行執(zhí)行。而我們滑動屏幕時，一瞬間要顯示很多張圖片，這就形成了一個耗時操作。
經(jīng)過思考，我們可以把這些圖片在每一次runLoop循環(huán)中添加一張，這樣的話，因為每次只添加一張圖片，時間大大縮短，就不會有卡頓的感覺了。
我們這里利用runLoop的觀察者來監(jiān)聽每一次runloop循環(huán)，然后在監(jiān)聽事件里，添加一張圖片。我們這里把添加圖片當做任務(wù)放到一個數(shù)組里面，任務(wù)就是一個block，這樣我們在回調(diào)里面只需要拿出任務(wù)執(zhí)行就OK了：
//定義一個任務(wù)
typedef void(^RunLoopTask)(void);
//用來存放任務(wù)的數(shù)組
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray<RunLoopTask> *tasks;
//最大任務(wù)數(shù)量
@property (nonatomic, assign) NSInteger maxTaskCount;
//初始化數(shù)據(jù)
self.maxTaskCount = 24;
self.tasks = [NSMutableArray array];
//添加任務(wù)到數(shù)組
- (void)addTask:(RunLoopTask)task{
[self.tasks addObject:task];
//保證之前沒來得及顯示的圖片不會再繪制
if (self.tasks.count > _maxTaskCount) {
[self.tasks removeObjectAtIndex:0];
}
}
//添加任務(wù)
[self addTask:^{
UIImageView *imageView1 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"timg2"]];
imageView1.frame = CGRectMake(10, 10, 100, 80);
[cell addSubview:imageView1];
}];
[self addTask:^{
UIImageView *imageView2 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"timg2"]];
imageView2.frame = CGRectMake(120, 10, 100, 80);
[cell addSubview:imageView2];
}];
[self addTask:^{
UIImageView *imageView3 = [[UIImageView alloc] initWithImage:[UIImage imageNamed:@"timg2"]];
imageView3.frame = CGRectMake(230, 10, 100, 80);
[cell addSubview:imageView3];
}];
- (void)addObserverToMainRunLoop{
//為runLoop添加觀察者
CFRunLoopObserverContext runLoopObserverContext = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL};
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(NULL,//內(nèi)存分配器，默認NULL
kCFRunLoopBeforeWaiting,//等待之前
YES,//是否循環(huán)
0,//優(yōu)先索引，一般為0
¤tRunLoopObserver,//回調(diào)方法
&runLoopObserverContext//上下文
);
if (observer)
{
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
}
CFRelease(observer);
}
// RunLoop監(jiān)聽回調(diào)
static void currentRunLoopObserver(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
MyViewController *vc = (__bridge MyViewController *)info;
if (vc.tasks.count == 0) {
return;
}
RunLoopTask task = vc.tasks.firstObject;
task();
[vc.tasks removeObjectAtIndex:0];
}
然后再運行，就很流暢了。當然代碼并不是完整代碼，篇幅有限，只能把主要代碼貼上來。
總結(jié)一下，我們可以把耗時的大量UI操作利用RunLoop分解，使界面保持流暢。
本文參考iOS多線程編程指南（三）Run Loop。
本文所涉及到所有的代碼點擊前往。
