RunLoop
文章目錄
RunLoop簡介
1.1 什么是RunLoop？
1.2 RunLoop和線程
1.3 默認情況下主線程的RunLoop原理
RunLoop相關類
2.1 CFRunLoopRef
2.2 CFRunLoopModeRef
2.3 CFRunLoopTimerRef
2.4 CFRunLoopSourceRef
2.5 CFRunLoopObserverRef
RunLoop原理
RunLoop實戰應用
4.1 NSTimer的使用
4.2 ImageView推遲顯示
4.3 后臺常駐線程（很常用）
文中Demo地址：YSC-RunLoopDemo
1. RunLoop簡介
1.1 什么是RunLoop？
可以理解為字面意思：Run表示運行，Loop表示循環。結合在一起就是運行的循環的意思。哈哈，我更愿意翻譯為『跑圈』。直觀理解就像是不停的跑圈。
RunLoop實際上是一個對象，這個對象在循環中用來處理程序運行過程中出現的各種事件（比如說觸摸事件、UI刷新事件、定時器事件、Selector事件），從而保持程序的持續運行；而且在沒有事件處理的時候，會進入睡眠模式，從而節省CPU資源，提高程序性能。
1.2 RunLoop和線程
RunLoop和線程是息息相關的，我們知道線程的作用是用來執行特定的一個或多個任務，但是在默認情況下，線程執行完之后就會退出，就不能再執行任務了。這時我們就需要采用一種方式來讓線程能夠處理任務，并不退出。所以，我們就有了RunLoop。
一條線程對應一個RunLoop對象，每條線程都有唯一一個與之對應的RunLoop對象。
我們只能在當前線程中操作當前線程的RunLoop，而不能去操作其他線程的RunLoop。
RunLoop對象在第一次獲取RunLoop時創建，銷毀則是在線程結束的時候。
主線程的RunLoop對象系統自動幫助我們創建好了(原理如下)，而子線程的RunLoop對象需要我們主動創建。
1.3 默認情況下主線程的RunLoop原理
我們在啟動一個iOS程序的時候，系統會調用創建項目時自動生成的main.m的文件。main.m文件如下所示：
int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
}
}
其中UIApplicationMain函數內部幫我們開啟了主線程的RunLoop，UIApplicationMain內部擁有一個無線循環的代碼。上邊的代碼中開啟RunLoop的過程可以簡單的理解為如下代碼：
int main(int argc, char * argv[]) {
BOOL running = YES;
do {
// 執行各種任務，處理各種事件
// ......
} while (running);
return 0;
}
從上邊可看出，程序一直在do-while循環中執行，所以UIApplicationMain函數一直沒有返回，我們在運行程序之后程序不會馬上退出，會保持持續運行狀態。
下圖是蘋果官方給出的RunLoop模型圖。
官方RunLoop模型圖
從上圖中可以看出，RunLoop就是線程中的一個循環，RunLoop在循環中會不斷檢測，通過Input sources（輸入源）和Timer sources（定時源）兩種來源等待接受事件；然后對接受到的事件通知線程進行處理，并在沒有事件的時候進行休息。
2. RunLoop相關類
下面我們來了解一下Core Foundation框架下關于RunLoop的5個類，只有弄懂這幾個類的含義，我們才能深入了解RunLoop運行機制。
CFRunLoopRef：代表RunLoop的對象
CFRunLoopModeRef：RunLoop的運行模式
CFRunLoopSourceRef：就是RunLoop模型圖中提到的輸入源/事件源
CFRunLoopTimerRef：就是RunLoop模型圖中提到的定時源
CFRunLoopObserverRef：觀察者，能夠監聽RunLoop的狀態改變
下邊詳細講解下幾種類的具體含義和關系。
先來看一張表示這5個類的關系圖（來源：http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/）。
RunLoop相關類關系圖.png
接著來講解這5個類的相互關系（來源：http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/），這篇文章總結的特別好，就拿來參考一下，有興趣的朋友可以去看看，寫的很好。
一個RunLoop對象（CFRunLoopRef）中包含若干個運行模式（CFRunLoopModeRef）。而每一個運行模式下又包含若干個輸入源（CFRunLoopSourceRef）、定時源（CFRunLoopTimerRef）、觀察者（CFRunLoopObserverRef）。
每次RunLoop啟動時，只能指定其中一個運行模式（CFRunLoopModeRef），這個運行模式（CFRunLoopModeRef）被稱作CurrentMode。
如果需要切換運行模式（CFRunLoopModeRef），只能退出Loop，再重新指定一個運行模式（CFRunLoopModeRef）進入。
這樣做主要是為了分隔開不同組的輸入源（CFRunLoopSourceRef）、定時源（CFRunLoopTimerRef）、觀察者（CFRunLoopObserverRef），讓其互不影響 。
下邊我們來詳細講解下這五個類：
2.1 CFRunLoopRef
CFRunLoopRef就是Core Foundation框架下RunLoop對象類。我們可通過以下方式來獲取RunLoop對象：
Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 獲得當前線程的RunLoop對象
CFRunLoopGetMain(); // 獲得主線程的RunLoop對象
當然，在Foundation框架下獲取RunLoop對象類的方法如下：
Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 獲得當前線程的RunLoop對象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 獲得主線程的RunLoop對象
2.2 CFRunLoopModeRef
系統默認定義了多種運行模式（CFRunLoopModeRef），如下：
kCFRunLoopDefaultMode：App的默認運行模式，通常主線程是在這個運行模式下運行
UITrackingRunLoopMode：跟蹤用戶交互事件（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：接受系統內部事件，通常用不到
kCFRunLoopCommonModes：偽模式，不是一種真正的運行模式（后邊會用到）
其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我們開發中需要用到的模式，具體使用方法我們在2.3 CFRunLoopTimerRef中結合CFRunLoopTimerRef來演示說明。
2.3 CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopTimerRef是定時源（RunLoop模型圖中提到過），理解為基于時間的觸發器，基本上就是NSTimer（哈哈，這個理解就簡單了吧）。
下面我們來演示下CFRunLoopModeRef和CFRunLoopTimerRef結合的使用用法，從而加深理解。
首先我們新建一個iOS項目，在Main.storyboard中拖入一個Text View。
在ViewController.m文件中加入以下代碼，Demo中請調用[self ShowDemo1];來演示。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 定義一個定時器，約定兩秒之后調用self的run方法
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// 將定時器添加到當前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}
- (void)run
{
NSLog(@"---run");
}
然后運行，這時候我們發現如果我們不對模擬器進行任何操作的話，定時器會穩定的每隔2秒調用run方法打印。
但是當我們拖動Text View滾動時，我們發現：run方法不打印了，也就是說NSTimer不工作了。而當我們松開鼠標的時候，NSTimer就又開始正常工作了。
這是因為：
當我們不做任何操作的時候，RunLoop處于NSDefaultRunLoopMode下。
而當我們拖動Text View的時候，RunLoop就結束NSDefaultRunLoopMode，切換到了UITrackingRunLoopMode模式下，這個模式下沒有添加NSTimer，所以我們的NSTimer就不工作了。
但當我們松開鼠標的時候，RunLoop就結束UITrackingRunLoopMode模式，又切換回NSDefaultRunLoopMode模式，所以NSTimer就又開始正常工作了。
你可以試著將上述代碼中的[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];語句換為[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];，也就是將定時器添加到當前RunLoop的UITrackingRunLoopMode下，你就會發現定時器只會在拖動Text View的模式下工作，而不做操作的時候定時器就不工作。
那難道我們就不能在這兩種模式下讓NSTimer都能正常工作嗎？
當然可以，這就用到了我們之前說過的偽模式（kCFRunLoopCommonModes），這其實不是一種真實的模式，而是一種標記模式，意思就是可以在打上Common Modes標記的模式下運行。
那么哪些模式被標記上了Common Modes呢？
NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode。
所以我們只要我們將NSTimer添加到當前RunLoop的kCFRunLoopCommonModes（Foundation框架下為NSRunLoopCommonModes）下，我們就可以讓NSTimer在不做操作和拖動Text View兩種情況下愉快的正常工作了。
具體做法就是講添加語句改為[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
既然講到了NSTimer，這里順便講下NSTimer中的scheduledTimerWithTimeInterval方法和RunLoop的關系。添加下面的代碼：
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
這句代碼調用了scheduledTimer返回的定時器，NSTimer會自動被加入到了RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。這句代碼相當于下面兩句代碼：
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
2.4 CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopSourceRef是事件源（RunLoop模型圖中提到過），CFRunLoopSourceRef有兩種分類方法。
第一種按照官方文檔來分類（就像RunLoop模型圖中那樣）：
Port-Based Sources（基于端口）
Custom Input Sources（自定義）
Cocoa Perform Selector Sources
第二種按照函數調用棧來分類：
Source0 ：非基于Port
Source1：基于Port，通過內核和其他線程通信，接收、分發系統事件
這兩種分類方式其實沒有區別，只不過第一種是通過官方理論來分類，第二種是在實際應用中通過調用函數來分類。
下邊我們舉個例子大致來了解一下函數調用棧和Source。
在我們的項目中的Main.storyboard中添加一個Button按鈕，并添加點擊動作。
然后在點擊動作的代碼中加入一句輸出語句，并打上斷點，如下圖所示：
添加Button.png
然后運行程序，并點擊按鈕。
然后在項目中單擊下下圖紅色部分。
函數調用棧展示圖
可以看到如下圖所示就是點擊事件產生的函數調用棧。
函數調用棧
所以點擊事件是這樣來的：
首先程序啟動，調用16行的main函數，main函數調用15行UIApplicationMain函數，然后一直往上調用函數，最終調用到0行的BtnClick函數，即點擊函數。
同時我們可以看到11行中有Sources0，也就是說我們點擊事件是屬于Sources0函數的，點擊事件就是在Sources0中處理的。
而至于Sources1，則是用來接收、分發系統事件，然后再分發到Sources0中處理的。
2.5 CFRunLoopObserverRef
CFRunLoopObserverRef是觀察者，用來監聽RunLoop的狀態改變
CFRunLoopObserverRef可以監聽的狀態改變有以下幾種：
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),? ? ? ? ? ? ? // 即將進入Loop：1
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),? ? ? ? // 即將處理Timer：2
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),? ? ? // 即將處理Source：4
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),? ? ? // 即將進入休眠：32
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),? ? ? ? // 即將從休眠中喚醒：64
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),? ? ? ? ? ? ? ? // 即將從Loop中退出：128
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU? ? ? // 監聽全部狀態改變
};
下邊我們通過代碼來監聽下RunLoop中的狀態改變。
在ViewController.m中添加如下代碼，Demo中請調用[self showDemo2];方法。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 創建觀察者
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
NSLog(@"監聽到RunLoop發生改變---%zd",activity);
});
// 添加觀察者到當前RunLoop中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);
// 釋放observer，最后添加完需要釋放掉
CFRelease(observer);
}
然后運行，看下打印結果，如下圖。
打印結果
可以看到RunLoop的狀態在不斷的改變，最終變成了狀態 32，也就是即將進入睡眠狀態，說明RunLoop之后就會進入睡眠狀態。
3. RunLoop原理
好了，五個類都講解完了，下邊開始放大招了。這下我們就可以來理解RunLoop的運行邏輯了。
下邊上一張之前提到的文章中博主提供的運行邏輯圖（來源：http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/）
RunLoop運行邏輯圖
這張圖對于我們理解RunLoop來說太有幫助了，下邊我們可以來說下官方文檔給我們的RunLoop邏輯。
在每次運行開啟RunLoop的時候，所在線程的RunLoop會自動處理之前未處理的事件，并且通知相關的觀察者。
具體的順序如下：
通知觀察者RunLoop已經啟動
通知觀察者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，立即啟動；并進入步驟9
通知觀察者線程進入休眠狀態
將線程置于休眠知道任一下面的事件發生：
某一事件到達基于端口的源
定時器啟動
RunLoop設置的時間已經超時
RunLoop被顯示喚醒
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RunLoop。進入步驟2
如果輸入源啟動，傳遞相應的消息
如果RunLoop被顯示喚醒而且時間還沒超時，重啟RunLoop。進入步驟2
通知觀察者RunLoop結束。
4. RunLoop實戰應用
哈哈，講了這么多云里霧里的原理知識，下邊終于到了實戰應用環節。
光弄懂是沒啥用的，能夠實戰應用才是硬道理。下面講解一下RunLoop的幾種應用。
4.1 NSTimer的使用
NSTimer的使用方法在講解CFRunLoopTimerRef類的時候詳細講解過，具體參考上邊2.3 CFRunLoopTimerRef。
4.2 ImageView推遲顯示
有時候，我們會遇到這種情況：
當界面中含有UITableView，而且每個UITableViewCell里邊都有圖片。這時候當我們滾動UITableView的時候，如果有一堆的圖片需要顯示，那么可能會出現卡頓的現象。
怎么解決這個問題呢？
這時候，我們應該推遲圖片的顯示，也就是ImageView推遲顯示圖片。有兩種方法：
1. 監聽UIScrollView的滾動
因為UITableView繼承自UIScrollView，所以我們可以通過監聽UIScrollView的滾動，實現UIScrollView相關delegate即可。
2. 利用PerformSelector設置當前線程的RunLoop的運行模式
利用performSelector方法為UIImageView調用setImage:方法，并利用inModes將其設置為RunLoop下NSDefaultRunLoopMode運行模式。代碼如下：
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"tupian"] afterDelay:4.0 inModes:NSDefaultRunLoopMode];
下邊利用Demo演示一下該方法。
在項目中的Main.storyboard中添加一個UIImageView，并添加屬性，并簡單添加一下約束（不然無法顯示）如下圖所示。
添加UIImageView
在項目中拖入一張圖片，比如下圖。
tupian.jpg
然后我們在touchesBegan方法中添加下面的代碼，在Demo中請在touchesBegan中調用[self showDemo3];方法。
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"tupian"] afterDelay:4.0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];
}
運行程序，點擊一下屏幕，然后拖動UIText View，拖動4秒以上，發現過了4秒之后，UIImageView還沒有顯示圖片，當我們松開的時候，則顯示圖片，效果如下：
UIImageView延遲顯示效果.gif
這樣我們就實現了在拖動完之后，在延遲顯示UIImageView。
4.3 后臺常駐線程（很常用）
我們在開發應用程序的過程中，如果后臺操作特別頻繁，經常會在子線程做一些耗時操作（下載文件、后臺播放音樂等），我們最好能讓這條線程永遠常駐內存。
那么怎么做呢？
添加一條用于常駐內存的強引用的子線程，在該線程的RunLoop下添加一個Sources，開啟RunLoop。
具體實現過程如下：
在項目的ViewController.m中添加一條強引用的thread線程屬性，如下圖：
添加thread屬性
在viewDidLoad中創建線程self.thread，使線程啟動并執行run1方法，代碼如下。在Demo中，請在viewDidLoad調用[self showDemo4];方法。
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 創建線程，并調用run1方法執行任務
self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil];
// 開啟線程
[self.thread start];
}
- (void) run1
{
// 這里寫任務
NSLog(@"----run1-----");
// 添加下邊兩句代碼，就可以開啟RunLoop，之后self.thread就變成了常駐線程，可隨時添加任務，并交于RunLoop處理
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
// 測試是否開啟了RunLoop，如果開啟RunLoop，則來不了這里，因為RunLoop開啟了循環。
NSLog(@"未開啟RunLoop");
}
運行之后發現打印了----run1-----，而未開啟RunLoop則未打印。
這時，我們就開啟了一條常駐線程，下邊我們來試著添加其他任務，除了之前創建的時候調用了run1方法，我們另外在點擊的時候調用run2方法。
那么，我們在touchesBegan中調用PerformSelector，從而實現在點擊屏幕的時候調用run2方法。Demo地址。具體代碼如下：
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
// 利用performSelector，在self.thread的線程中調用run2方法執行任務
[self performSelector:@selector(run2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
- (void) run2
{
NSLog(@"----run2------");
}
經過運行測試，除了之前打印的----run1-----，每當我們點擊屏幕，都能調用----run2------。
這樣我們就實現了常駐線程的需求。
作者：行走的少年郎
鏈接：http://www.lxweimin.com/p/d260d18dd551
來源：簡書
著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。
