搞iOS之后一直沒有深入研究過RunLoop，非常的慚愧。剛好前一陣子負責性能優化項目，需要利用RunLoop做性能優化和性能檢測，趁着這個機會深入研究了RunLoop的原理和特性。
RunLoop的定義
當有持續的異步任務需求時，我們會創建一個獨立的生命周期可控的線程。RunLoop就是控制線程生命周期並接收事件進行處理的機制。
RunLoop是iOS事件響應與任務處理最核心的機制，它貫穿iOS整個系統。
Foundation: NSRunLoop
Core Foundation: CFRunLoop 核心部分，代碼開源，C 語言編寫，跨平台
目的
通過RunLoop機制實現省電，流暢，響應速度快，用戶體驗好
理解
進程是一家工廠，線程是一個流水線，Run Loop就是流水線上的主管；當工廠接到商家的訂單分配給這個流水線時，Run Loop就啟動這個流水線，讓流水線動起來，生產產品；當產品生產完畢時，Run Loop就會暫時停下流水線，節約資源。
RunLoop管理流水線，流水線才不會因為無所事事被工廠銷毀；而不需要流水線時，就會辭退RunLoop這個主管，即退出線程，把所有資源釋放。
RunLoop並不是iOS平台的專屬概念，在任何平台的多線程編程中，為控制線程的生命周期，接收處理異步消息都需要類似RunLoop的循環機制實現，Android的Looper就是類似的機制。
特性
- 主線程的RunLoop在應用啟動的時候就會自動創建
- 其他線程則需要在該線程下自己啟動
- 不能自己創建RunLoop
- RunLoop並不是線程安全的，所以需要避免在其他線程上調用當前線程的RunLoop
- RunLoop負責管理autorelease pools
- RunLoop負責處理消息事件，即輸入源事件和計時器事件
RunLoop機制
主線程 (有 RunLoop 的線程) 幾乎所有函數都從以下六個之一的函數調起:
-
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION
CFRunloop is calling out to an abserver callback function
用於向外部報告 RunLoop 當前狀態的更改，框架中很多機制都由 RunLoopObserver 觸發，如 CAAnimation -
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK
CFRunloop is calling out to a block
消息通知、非延遲的perform、dispatch調用、block回調、KVO -
CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE
CFRunloop is servicing the main desipatch queue -
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION
CFRunloop is calling out to a timer callback function
延遲的perform, 延遲dispatch調用 -
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION
CFRunloop is calling out to a source 0 perform function
處理App內部事件、App自己負責管理（觸發），如UIEvent、CFSocket。普通函數調用，系統調用 -
CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION
CFRunloop is calling out to a source 1 perform function
由RunLoop和內核管理，Mach port驅動，如CFMachPort、CFMessagePort -
RunLoop 架構

- RunLoop 運行時
主要有以下六種狀態：
- kCFRunLoopEntry -- 進入runloop循環
- kCFRunLoopBeforeTimers -- 處理定時調用前回調
- kCFRunLoopBeforeSources -- 處理input sources的事件
- kCFRunLoopBeforeWaiting -- runloop睡眠前調用
- kCFRunLoopAfterWaiting -- runloop喚醒后調用
- kCFRunLoopExit -- 退出runloop
RunLoop 運行時調用棧
- 主線程App運行時
- RunLoopObserver與Autorelease Pool的關系
UIKit 通過 RunLoopObserver 在 RunLoop 兩次 Sleep 間對 Autorelease Pool 進行 Pop 和 Push 將這次 Loop 中產生的 Autorelease 對象釋放。
- RunLoop的掛起與喚醒
指定用於喚醒的 mach_port 端口
調用 mach_msg 監聽喚醒端口，被喚醒前系統內核將這個線程掛起，停留在mach_msg_trap狀態。
由另一個線程向內核發送這個端口的msg后，trap狀態被喚醒，RunLoop繼續工作。
RunLoop支持的消息事件(Events)
- RunLoop
- 支持接收處理輸入源（Input Source）事件，包括：
系統的Mach Port事件，是一種通訊事件
自定義輸入事件
-
支持接受處理定時源（Timer）事件
-
在啟動RunLoop之前，必須添加監聽的輸入源事件或者定時源事件，否則調用[runloop run]會直接返回，而不會進入循環讓線程長駐。
如果沒有添加任何輸入源事件或Timer事件，線程會一直在無限循環空轉中，會一直占用CPU時間片，沒有實現資源的合理分配。
沒有while循環且沒有添加任何輸入源或Timer的線程，線程會直接完成，被系統回收。
//錯誤做法
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
while (!self.isCancelled && !self.isFinished) {
[runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3]];
};
//正確做法
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
while (!self.isCancelled && !self.isFinished) {
@autoreleasepool {
[runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3]];
}
}
Run Loop Modes
-
理解
Run Loop Mode就是流水線上支持生產的產品類型，流水線在一個時刻只能在一種模式下運行，生產某一類型的產品。消息事件就是訂單。 -
Cocoa定義了四中Mode
Default：NSDefaultRunLoopMode，默認模式，在Run Loop沒有指定Mode的時候，默認就跑在Default Mode下
Connection：NSConnectionReplyMode，用來監聽處理網絡請求NSConnection的事件
Modal：NSModalPanelRunLoopMode，OS X的Modal面板事件
Event tracking：UITrackingRunLoopMode，拖動事件
Common mode：NSRunLoopCommonModes，是一個模式集合，當綁定一個事件源到這個模式集合的時候就相當於綁定到了集合內的每一個模式
-
RunLoop可以通過[acceptInputForMode:beforeDate:]和[runMode:beforeDate:]來指定在一段時間內的運行模式。如果不指定的話，RunLoop默認會運行在Default下（不斷重復調用runMode:NSDefaultRunLoopMode beforDate:）
-
在主線程啟動一個計時器Timer，然后拖動UITableView或者UIScrollView，計時器不執行。這是因為，為了更好的用戶體驗，在主線程中Event tracking模式的優先級最高。在用戶拖動控件時，主線程的Run Loop是運行在Event tracking Mode下，而創建的Timer是默認關聯為Default Mode，因此系統不會立即執行Default Mode下接收的事件。解決方法：
NSTimer * timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0
target:self
selector:@selector(timerFireMethod:)
userInfo:nil
repeats:YES];
[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
//或
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
[timer fire];
Run Loop應用實踐
Run Loop主要有以下三個應用場景：
- 維護線程的生命周期，讓線程不自動退出，isFinished為Yes時退出。
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
while (!self.isCancelled && !self.isFinished) {
@autoreleasepool {
[runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3]];
}
}
- 創建常駐線程，執行一些會一直存在的任務。該線程的生命周期跟App相同
@autoreleasepool {
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run];
}
- 在一定時間內監聽某種事件，或執行某種任務的線程
如下代碼，在30分鍾內，每隔30s執行onTimerFired:。這種場景一般會出現在，如我需要在應用啟動之后，在一定時間內持續更新某項數據。
@autoreleasepool {
NSRunLoop * runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
NSTimer * udpateTimer = [NSTimer timerWithTimeInterval:30
target:self
selector:@selector(onTimerFired:)
userInfo:nil
repeats:YES];
[runLoop addTimer:udpateTimer forMode:NSRunLoopCommonModes];
[runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:60*30]];
}
- AFNetworking中RunLoop的創建
+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
[[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
// 這里主要是監聽某個 port，目的是讓這個 Thread 不會回收
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[runLoop run];
}
}
+ (NSThread *)networkRequestThread {
static NSThread *_networkRequestThread = nil;
static dispatch_once_t oncePredicate;
dispatch_once(&oncePredicate, ^{
_networkRequestThread =
[[NSThread alloc] initWithTarget:self
selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:)
object:nil];
[_networkRequestThread start];
});
return _networkRequestThread;
}