一、RunLoop简介

1、什么是RunLoop

Run表明运转，Loop表明循环。结合在一起便是运转的循环的意思。哈哈，我更愿意翻译为『跑圈』。直观了解就像是不停的跑圈。

RunLoop实践上是一个目标，这个目标在循环中用来处理程序运转过程中出现的各种事情（比如说接触事情、UI改写事情、守时器事情、Selector事情），然后保持程序的持续运转；而且在没有事情处理的时分，会进入睡觉形式，然后节约CPU资源，提高程序功能。

事情循环(状况切换)

  • 没有音讯需求处理时，休眠以防止资源占用。 用户态 ->内核态
  • 有音讯需求处理时，马上被唤醒。 内核态 ->用户态

什么是事情/音讯进行办理呢？

  • RunLoop经过mach_msg()函数接纳、发送音讯来进行办理。
  • 它的实质是调用函数mach_msg_trap(),相当于是一个体系调用，会触发内核状况切换。
  • 能够做到有事做的时分干事，没事做的时分，会由用户态切换到内核态，防止资源浪费。 怎么实现事情、音讯的办理

mach_msg()函数实践上是调用了一个Mach圈套(trap), 即函数mach_msg_trap(),圈套这个概念在Mach中等同于体系调用。 当你在用户态调用mach_msg_trap()时会触发圈套机制，切换到内核态； 内核态中内核实现的mach_msg()函数会完成实践的工作。

iOS深入理解RunLoop

Runloop的核心便是一个 mach_msg()，RunLoop 调用这个函数去接纳音讯，假如没有别人发送 port 音讯过来，内核会将线程置于等候状况。例如你在模拟器里跑起一个 iOS 的 App，然后在 App 停止时点击暂停，你会看到主线程调用栈是停留在 mach_msg_trap() 这个地方。

2、RunLoop和线程的联系

RunLoop和线程是休戚相关的，咱们知道线程的作用是用来履行特定的一个或多个使命，但是在默许情况下，线程履行完之后就会退出，就不能再履行使命了。这时咱们就需求采用一种方式来让线程能够处理使命，并不退出。所以，咱们就有了RunLoop

  • 每条线程都有仅有的一个与之对应的RunLoop目标
  • RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value
  • 线程刚创立时并没有RunLoop目标，RunLoop会在第一次获取它时创立
  • RunLoop会在线程结束时销毁
  • 主线程的RunLoop已经自动获取（创立），子线程默许没有敞开RunLoop

二、RunLoop相关类

Core Foundation结构下关于 RunLoop 的 5 个类，只要弄懂这几个类的含义，咱们才能深入了解 RunLoop 的运转机制。

  • CFRunLoopRef：代表 RunLoop 的目标

  • CFRunLoopModeRef：代表 RunLoop 的运转形式

  • CFRunLoopSourceRef：便是 RunLoop 模型图中提到的输入源 / 事情源

  • CFRunLoopTimerRef：便是 RunLoop 模型图中提到的守时源

  • CFRunLoopObserverRef：观察者，能够监听 RunLoop 的状况改动

RunLoop相关类的联系

iOS深入理解RunLoop

一个RunLoop目标（CFRunLoopRef）中包括若干个运转形式（CFRunLoopModeRef）。而每一个运转形式下又包括若干个输入源（CFRunLoopSourceRef）、守时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef）。

  • 每次RunLoop发动时，只能指定其间一个运转形式（CFRunLoopModeRef），这个运转形式（CFRunLoopModeRef）被称作CurrentMode。
  • 假如需求切换运转形式（CFRunLoopModeRef），只能退出Loop，再从头指定一个运转形式（CFRunLoopModeRef）进入。
  • 这样做主要是为了分隔开不同组的输入源（CFRunLoopSourceRef）、守时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef），让其互不影响 。

1、CFRunLoopRef

CFRunLoopRef 是 Core Foundation 结构下 RunLoop 目标类。

   OC版别
    // Core Foundation
    CFRunLoopGetCurrent();// 取得当时线程的RunLoop目标
    CFRunLoopGetCurrent();// 取得主线程的的RunLoop目标
    // Foundation
    [NSRunLoop currentRunLoop]; //取得当时线程的RunLoop目标
    [NSRunLoop mainRunLoop];// 取得主线程的的RunLoop目标

    Swift版别
    // Core Foundation
    CFRunLoopGetMain()// 取得当时线程的RunLoop目标
    CFRunLoopGetCurrent()// 取得主线程的的RunLoop目标
    // Foundation
    RunLoop.current //取得当时线程的RunLoop目标
    RunLoop.main// 取得主线程的的RunLoop目标

2 CFRunLoopModeRef（运转形式）

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运转形式

  • 一个RunLoop包括若干个Mode，每个Mode又包括若干个Source0/Source1/Timer/Observer
  • RunLoop发动时只能挑选其间一个Mode，作为currentMode
  • 假如需求切换Mode，只能退出当时Loop，再从头挑选一个Mode进入
  • 不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响
  • 假如Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出

体系默许界说了多种运转形式（CFRunLoopModeRef），如下：

  1. kCFRunLoopDefaultMode：App的默许运转形式，一般主线程是在这个运转形式下运转
  2. UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事情（用于 ScrollView 追寻接触滑动，确保界面滑动时不受其他Mode影响）
  3. UIInitializationRunLoopMode：在刚发动App时第进入的第一个 Mode，发动完成后就不再运用
  4. GSEventReceiveRunLoopMode：承受体系内部事情，一般用不到
  5. kCFRunLoopCommonModes：伪形式，不是一种真实的运转形式（后边会用到）

其间kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是咱们开发中需求用到的形式

3 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是守时源（RunLoop模型图中提到过），了解为根据时间的触发器，基本上便是NSTimer

Timer.scheduledTimer(timeInterval: 0.5, target: self, selector: #selector(tryRun), userInfo: nil, repeats: true)

scheduledTimer返回的守时器，Timer会自动被参加到了RunLoop的NSDefaultRunLoopMode形式下

let timer = Timer(timeInterval: 0.5, target: self, selector: #selector(tryRun), userInfo: nil, repeats: true)
// 将守时器增加到当时RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下
RunLoop.current.add(timer, forMode: .default)
// 将守时器增加到当时RunLoop的UITrackingRunLoopMode下
//
RunLoop.current.add(timer, forMode: .tracking)
// 将守时器增加到当时RunLoop的 kCFRunLoopCommonModes
RunLoop.current.add(timer, forMode: .common)

4 CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事情源（RunLoop模型图中提到过），CFRunLoopSourceRef有两种分类办法。

  • 第一种按照官方文档来分类（就像RunLoop模型图中那样）：
    • Port-Based Sources（根据端口）
    • Custom Input Sources（自界说）
    • Cocoa Perform Selector Sources
  • 第二种按照函数调用栈来分类：
    • Source0 ：非根据Port
    • Source1：根据Port，经过内核和其他线程通讯，接纳、分发体系事情 这两种分类方式其实没有区别，只不过第一种是经过官方理论来分类，第二种是在实践使用中经过调用函数来分类。

iOS深入理解RunLoop
函数调用栈 点击事情是这样来的：

  1. 首要程序发动，调用24行的main函数，main函数调用20行UIApplicationMain函数，然后一直往上调用函数，终究调用到0行的tryBtn函数，即点击函数。
  2. 同时咱们能够看到14行中有Sources0，也便是说咱们点击事情是归于Sources0函数的，点击事情便是在Sources0中处理的。
  3. 而至于Sources1，则是用来接纳、分发体系事情，然后再分发到Sources0中处理的。

5 CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者，用来监听RunLoop的状况改动 CFRunLoopObserverRef能够监听的状况改动有以下几种：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 行将进入Loop：1 
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 行将处理Timer：2 
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 行将处理Source：4 
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 行将进入休眠：32 
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 行将从休眠中唤醒：64 
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 行将从Loop中退出：128 
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 监听悉数状况改动 };

let observerRes = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault,
CFRunLoopActivity.allActivities.rawValue,true, 0) { observer , activity in
    switch (activity) {
        case .entry:
                print("进入RunLoop");
        case .beforeTimers:
            print("行将处理计时器");
        case  .beforeSources:
                print("行将处理Sources");
        case .beforeWaiting:
                print("行将进入休眠");
        case .afterWaiting:
                print("从休眠中唤醒");
       case .exit:
                print("runLoop退出");
            default:
                break;
    }
}
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observerRes, CFRunLoopMode.commonModes)

iOS深入理解RunLoop
看到RunLoop的状况在不断的改动，终究变成了状况 32，也便是行将进入睡觉状况，阐明RunLoop之后就会进入睡觉状况

三、RunLoop原理

Source0

  • 接触事情处理
  • performSelector:onThread:

只包括了一个回调（函数指针），它并不能自动触发事情。运用时，你需求先调用 CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处理，然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop，让其处理这个事情。

Source1

  • 根据Port的线程间通讯
  • 体系事情捕捉

mach_Port的，来自体系内核或许其他进程或线程的事情，能够自动唤醒休眠中的RunLoop（iOS里进程间通讯开发过程中咱们一般不自动运用）。mach_port大家就了解成进程间彼此发送音讯的一种机制就好。

简略举个例子：一个APP在前台停止着，此时，用户用手指点击了一下APP界面，那么过程便是下面这样的：

咱们接触屏幕，先摸到硬件(屏幕)，屏幕表面的事情会先包装成Event，Event先告知source（mach_port），source1唤醒RunLoop，然后将事情Event分发给source0，然后由source0来处理。假如没有事情，也没有timer，则runloop就会睡觉，假如有，则runloop就会被唤醒，然后跑一圈。

Timers

  • NSTimer
  • performSelector:withObject:afterDelay:

Observers

  • 用于监听RunLoop的状况
  • UI改写（BeforeWaiting）
  • Autorelease pool（BeforeWaiting）
iOS深入理解RunLoop
  1. 告诉Observers：进入Loop
  2. 告诉Observers：行将处理Timers
  3. 告诉Observers：行将处理Sources
  4. 处理Blocks
  5. 处理Source0（可能会再次处理Blocks）
  6. 假如存在Source1，就跳转到第8步
  7. 告诉Observers：开始休眠（等候音讯唤醒）
  8. 告诉Observers：结束休眠（被某个音讯唤醒）
  • 01> 处理Timer
  • 02> 处理GCD Async To Main Queue
  • 03> 处理Source1
  1. 处理Blocks
  2. 根据前面的履行结果，决议怎么操作
  • 01> 回到第02步
  • 02> 退出Loop
  1. 告诉Observers：退出Loop

四、RunLoop实战使用

1、ImageView推迟显现

使用PerformSelector设置当时线程的RunLoop的运转形式

使用performSelector办法为UIImageView调用setImage:办法，并使用inModes将其设置为RunLoop下NSDefaultRunLoopMode运转形式

[self.imageView performSelector:@selector(setImage:)
withObject:[UIImage imageNamed:@"tupian"] afterDelay:4.0 
inModes:NSDefaultRunLoopMode];

2、后台常驻线程

咱们在开发使用程序的过程中，假如后台操作特别频频，经常会在子线程做一些耗时操作（下载文件、后台播映音乐等），咱们最好能让这条线程永远常驻内存。 增加一条用于常驻内存的强引证的子线程，在该线程的RunLoop下增加一个Sources，敞开RunLoop。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 创立线程，并调用run1办法履行使命
    self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil];
    // 敞开线程
    [self.thread start];    
}
- (void) run1
{
    // 这儿写使命
    NSLog(@"----run1-----");
    // 增加下边两句代码，就能够敞开RunLoop，之后self.thread就变成了常驻线程，可随时增加使命，并交于RunLoop处理
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    // 测试是否敞开了RunLoop，假如敞开RunLoop，则来不了这儿，因为RunLoop敞开了循环。
    NSLog(@"未敞开RunLoop");
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{   
    // 使用performSelector，在self.thread的线程中调用run2办法履行使命
    [self performSelector:@selector(run2) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
- (void) run2
{
    NSLog(@"----run2------");
}