RunLoop 学习笔记

什么是RunLoop

顾名思义，运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情。

应用范畴

定时器（Timer）、PerformSelector
GCD Async Main Queue
事件响应、手势识别、界面刷新
网络请求
AutoreleasePool

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 开启Runloop循环，程序并不会马上退出，而是保持运行状态
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

RunLoop的基本作用

保持程序的持续运行
处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）
节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息
……

RunLoop对象

有2套API来访问和使用RunLoop

Foundation：NSRunLoop
Core Foundation：CFRunLoopRef

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// Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象
[NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象

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// Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象
CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象

NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象，NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装CFRunLoopRef是开源的

RunLoop与线程

每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象，RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key，RunLoop作为value。

1 2	// 伪代码 runloops[thread] = runloop

线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建，在线程结束时销毁。

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

RunLoop相关的类

Core Foundation中关于RunLoop的5个类

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

// RunLoop 结构体
typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoop * CFRunLoopRef;
struct __CFRunLoop {
    pthread_t _pthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _modes;
};

// RunLoopMode 结构体
struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableArrayRef _observers;
    CFMutableArrayRef _timers;
};

由结构体可见，CFRunLoopRef中_modes成员变量中存着多个CFRunLoopModeRef，CFRunLoopMode存着CFRunLoopSourceRef、CFRunLoopTimerRef、CFRunLoopObserverRef。

CFRunLoopModeRef

CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式，一个RunLoop包含若干个Mode，每个Mode又包含若干个Source0/Source1/Timer/Observer。

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

不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响，如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出。

常见的2种Mode

kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响

CFRunLoopObserverRef

_observers 是用来监听 RunLoop 事件。

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),			// 即将进入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),	 // 即将处理Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),	 // 即将处理Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),	 // 即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),	 // 刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),			// 即将退出Loop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

我们可以通过添加Observer来监听Runloop事件

// 创建 Observer
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        // 监听各类 RunLoop 事件
});
// 添加 Observer 到 RunLoop 中
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
// 释放
CFRelease(observer);

CFRunLoopSourceRef

Source0

触摸事件处理
performSelector:onThread:

Source1

基于Port的线程间通信
系统事件捕捉

CFRunLoopTimerRef

Timers

NSTimer
performSelector:withObject:afterDelay:

RunLoop的运行逻辑

01、通知Observers：进入Loop
02、通知Observers：即将处理Timers
03、通知Observers：即将处理Sources
04、处理Blocks
05、处理Source0（可能会再次处理Blocks）
06、如果存在Source1，就跳转到第8步
07、通知Observers：开始休眠（等待消息唤醒）
08、通知Observers：结束休眠（被某个消息唤醒）
- 01> 处理Timer
- 02> 处理GCD Async To Main Queue
- 03> 处理Source1
09、处理Blocks
10、根据前面的执行结果，决定如何操作
- 01> 回到第02步
- 02> 退出Loop
11、通知Observers：退出Loop

RunLoop的应用

解决NSTimer在滑动时停止工作的问题

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:nil];
// NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode才是真正存在的模式
// NSRunLoopCommonModes并不是一个真的模式，它只是一个标记
// timer能在_commonModes数组中存放的模式下工作
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

控制线程生命周期（线程保活）

typedef void (^MJPermenantThreadTask)(void);
@interface MJPermenantThread : NSObject
/** 开启线程 */
- (void)run;
/** 在当前子线程执行一个任务 */
- (void)executeTask:(MJPermenantThreadTask)task;
/** 结束线程 */
- (void)stop;
@end

/** MJThread **/
@interface MJThread : NSThread
@end
@implementation MJThread
- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end
/** MJPermenantThread **/
@interface MJPermenantThread()
@property (strong, nonatomic) MJThread *innerThread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStopped) BOOL stopped;
@end
@implementation MJPermenantThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        self.stopped = NO;
        __weak typeof(self) weakSelf = self;
        // 初始化线程
        self.innerThread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
            // 第一次获取时就会创建 RunLoop 对象
            [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
            // 判断是否需要继续循环
            while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
                // Runloop 运行模式
                [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
            }
        }];
        // 启动线程
        [self.innerThread start];
    }
    return self;
}
- (void)run {
    if (!self.innerThread) return;
    [self.innerThread start];
}
- (void)executeTask:(MJPermenantThreadTask)task {
    if (!self.innerThread || !task) return;
    // 在子线程执行任务
    [self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}
- (void)stop {
    if (!self.innerThread) return;
    // 在子线程退出 Runloop 循环
    [self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
- (void)dealloc {
    NSLog(@"%s", __func__);
    // 对象销毁前退出 Runloop
    [self stop];
}
#pragma mark - private methods
- (void)__stop {
    self.stopped = YES;
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.innerThread = nil;
}
// 将block执行封装在方法中
- (void)__executeTask:(MJPermenantThreadTask)task {
    task();
}

监控应用卡顿

待续

性能优化

待续