RunLoop运行循环

RunLoop
——-一次偶然的机会和以前同事群里面聊天，他们要让我写一篇关于RunLoop的文章，作为内部分享所用，于是我就开始准备看了很多大量的资料，官方文档连接为：

https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html

。其中有一篇在CocoaChina上写的最为实用，不难看出该作者功底还是很深，连接

http://www.cocoachina.com/ios/20150601/11970.html

，
当我把该文章分享给同事时，他们大部分人都表示看的不太懂，让我给一篇更加浅显的，我只有抱着死磕自己的态度，继续前行。

那我们就直接进入主题聊聊RunLoop
一：首先我们看看RunLoop到底干什么用的

a. 一个程序之所以能够持续不断的运行就是因为RunLoop

b.事件循环（Event Loop）,能够处理各种事件，比如：定时器事件，PerformSelecter事件，手势识别，触摸事件等；

c. 他就像你的保姆一样，让她干活的时候她就干活，不让她干活的时候她就会主动休息，时刻准备着为你服务（里面相当于一个do–while循环，后面将详细介绍）。

二：OSX/iOS 系统中，有两种方式来访问和使用RunLoop

第一种.CFRunLoopRef代表着RunLoop对象，隶属于CoreFoundation 框架内的，纯C语言的IPA，这些IPA都是线程安全的。

第二种.NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的OC包装，而且不是线程安全的。

三.RunLoop与线程的关系

a. 每一条线程都有对应的RunLoop对象，就像主线程一样，它只所以不死就是因为对应的RunLoop对象不死。所以如果你想让一个子线程不死，只要保证对应的RunLoop对象不死即可。线程和RunLoop对象是保存在全局的字典中的，以线程作为key,以RunLoop作为值。

b. RunLoop在第一次或取时被创建（苹果不允许直接创建，只能被获取，后面将会详细介绍），线程执行任务完将会被销毁。而且程序一起动就会默认创建了主线程，这时主线程对应的RunLoop对象也已经创建完毕，子线程的RunLoop对象需要你手动创建（说创建，其实就是直接获取，后面将详细介绍，这个东西不能急）。

四.由于RunLoop不断处理用户的交互事件，那么我们来探讨一下它是怎样处理的，首先，我们先了解一下牵扯到的类有哪些：

在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

看到这些类之后，你可能就蒙逼了，这个很正常。下面我们将详细介绍这些类是干什么的。先看一幅图：

到这里你只需要知道各个类的对应关系。

1. CFRunLoopRef 可以理解就是RunLoop
2. 我们看看CFRunLoopModeRef 是干什么用的
   a. 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Source/Timer/Observer.
   b. 每次RunLoop启动时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode.
   c. 如果需要切换Mode，只能先退出Loop，再重新指定一个Mode进入，每一个Mode都是相互独立的。
   d. [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象

//    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:<#(NSString *)#> beforeDate:<#(NSDate *)#>];

当使用RunLoop时，需要传人一个Mode.这时系统为我们注册了5个Mode:

一. 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.

二. kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行.

三. GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常不用.

四.UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用.

五.kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，你可以理解它就是一个标记或标签，用于标记上面的某些模式，不是一种真正的Mode,（使用时基本代表默认模式和跟踪模式，在主线程中，后面会讲到）.
现在你已经对Mode有一定的了解，先别管会不会用，后面将详细讲解用法。

五：我们看看Source是干什么的

先看看苹果官方在文档里面给的一幅图片：

这时看这幅图也许有些蒙蒙的。先看右上角Input Sources 这部分就展示了Source的作用：我们称Source为事件源或输入源。现在你还是只需要知道Source就是一些事件，比如按钮点击事件，触摸事件，performSelector事件等。
我们通常把Source分为:Source0和Source1（这里我们是以函数调用栈来划分的，还有以其他方式划分我们先不予介绍）
Source0:非基于Port的
Source1:基于Port的，通过内核和其他线程通信，把接收和分发的系统事件交给Source0处理。
到这个时候，你只需要知道Source就是代表着一些事件，当有事件就会通知RunLoop这时RunLoop就会跑一遍，用来处理这些事件。当没有事件的时候他就会制动进入休息状态（后面将详细介绍处理过程）。

六：既然说到事件，那我们继续聊聊CFRunLoopTimerRef是干什么的

CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器。你可以认为他就是NSTimer。
说到NSTimer大家肯定就比较熟悉了，那我们就从熟悉的来。上代码

//创建定时器对象    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(goOn) userInfo:nil repeats:YES];      //把定时器添加RunLoop中，给个默认模式    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

原理：当定时器加入到 RunLoop 时，RunLoop会注册对应的时间点，当时间点到时，RunLoop会被唤醒以执行定时器要执行的方法。

前面我们就已经提到，RunLoop在某一时刻只能在一种模式下。而该模式又包括相应的NSTimer对象，当把NSTimer添加到默认模式下时，这时定时器就会在默认模式下工作，当RunLoop由于某种原因要改变模式时，该定时器就会失效。
比如当有定时器时，用户又在拖拽tableview，此时RunLoop会从NSDefaultRunLoopMode切换到UITrackingRunLoopMode模式，这时定时器就会失效，如果不想让定时器失效，可以把定时器添加在跟踪模式下。当然你也可以这样干比如：

//创建定时器对象    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(goOn) userInfo:nil repeats:YES];    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];    //在前面我们讲到有五种模式，其中NSRunLoopCommonModes不是一种真正的模式，它就是一种标记，表示如果其它四种之一被标记为CommonModes，就会在该模式下工作。在主线程RunLoop中kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode这两个 Mode 都已经被标记为"Common"属性，所以该代码在这两种模式下都能正常工作。此时你无论怎样拖拽tableview，定时器都会正常工作。

读到这里你已经对NSTimer有了一个基本的认知，最起码要知道定时器的事件也是交给RunLoop处理的。

七. 接下来谈谈CFRunLoopObserverRef是干什么用的

作用：CFRunLoopObserverRef能够监听RunLoop的状态的改变，我们称之为观察者。
既然它是监听RunLoop状态的，那么我们看看RunLoop到底都有什么状态：

kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即将进入LoopkCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即将处理 TimerkCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 SourcekCFRunLoopBeforeWaiting = (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

也就是说当RunLoop的这些状态发生改变的时候，Observer就会立即知道。

八.你已经对RunLoop有了基本的了解，下面我们看看它的整个循环过程，
先看一幅图，下面将一步一步解析：

1.当RunLoop即将启动或已经启动时会通知观察者。

// 1. 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。  __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry); // 内部函数，进入loop    __CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {}

2.当即将要处理定时器事件时会通知观察者。

// 2. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Timer 回调。  __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);

3.当即将启动非基于端口的源时会通知观察者。

// 3. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Source0 (非port) 回调。  __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources); // 执行被加入的block   __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

4.启动准备好的非基于端口的源。

 // 4. RunLoop 触发 Source0 (非port) 回调。   sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle); // 执行被加入的block  __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

5.当基于端口的源已准备好时，就会立即启动，然后处理一些未处理的事件（跳到第九步）。

// 5. 如果有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态，直接处理这个 Source1 然后跳转去处理消息。  if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {                Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)                if (hasMsg) goto handle_msg;            }

6.当线程进入休眠，通知观察者。

// 通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。   if (!sourceHandledThisLoop) {                __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);            }

7.线程休眠直到下面任何事件发生：
a. 定时器启动
b. RunLoop设置的时间已经超时
b. 外部手动唤醒
d. 某一事件到达基于端口的源

// 7. 调用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。线程将进入休眠, 直到被下面某一个事件唤醒。   //  一个基于 port 的Source 的事件。   //  一个 Timer 到时间了   // RunLoop 自身的超时时间到了   //  被其他什么调用者手动唤醒     __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {                mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg            }

8.通知观察者线程被唤醒。

 // 8. 通知 Observers: RunLoop 的线程刚刚被唤醒了。    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);

9.处理事件：
a. 如果用户定义的定时器启动，就处理定时器事件并重启RunLoop.跳到第二步。
b. 如果RunLoop被显示唤醒并且还没有超时，重启RunLoop.跳到第二步。
c. 如果输入源启动，传递相应的消息。

// 9.1 如果一个 Timer 到时间了，触发这个Timer的回调。   if (msg_is_timer) {                __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())            }  // 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，执行block。     else if (msg_is_dispatch) {                __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);            }   // 9.3 如果一个 Source1 (基于port) 发出事件了，处理这个事件            else {                CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);                sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);                if (sourceHandledThisLoop) {                    mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);                }            }  // 执行加入到Loop的block            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);

10.RunLoop结束，通知观察者。

// 10. 通知 Observers: RunLoop 即将退出。    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);}

上面基本上是RunLoop的整个运作过程，其实在第一步之前，也就是当RunLoop即将启动或已经启动通知观察者之前，RunLoop还要找到对应的Mode,以及判断Mode里面有没有source/timer/observer，如果没有就会直接返回。

 // 首先根据modeName找到对应mode    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false); // 如果mode里没有source/timer/observer, 直接返回。    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;

九：RunLoop常见获取方式

a. Core Foundation

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

b. Foundation

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

十：当需要有些子线程不死，并且在子线程中频繁的做一些耗时操作时，我们可以让一个子线程不死。子线程的特性：默认情况下当子线程把耗时操作做完之后就会销毁。现在先明确一下需求，我们想当一个子线程执行一个耗时操作之后不让它销毁，也就是还可以在该线程中继续执行其他的耗时操作。在上面我们讲RunLoop与线程的关系时，要想让子线程不死，只需让对应的RunLoop对象不死即可。我们模拟一下该情况：

@interface ViewController ()/**线程对象为了更好的拿到该线程来使用它,不要误认为把线程搞一个强引用，该线程就不会销毁，如果不信你可以自己尝试一下，我已经尝试过啦，会立即崩溃*/@property (nonatomic,strong)NSThread *thread ;@end@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {    [super viewDidLoad];    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.    //创建一个线程，并让它执行love方法    self.thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(love) object:nil];    //启动线程，这时就会执行对应的love方法     [self.thread start];}- (void)love{     NSLog(@"%s",__func__);    //1.给RunLoop对象增加一个port,相当于增加一个Source，看到这如果你对AFNetworking有一定的了解的话，你会发现该作者就是这样干的    [[NSRunLoop currentRunLoop]addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];    //2.让RunLoop跑起来    [[NSRunLoop currentRunLoop]run];    //注意：如果没有1，该RunLoop就会立即退出，因为RunLoop首先会判断Mode里面有没有source/timer/observer，如果没有就会直接退出，在主线程的RunLoop中系统已经默认加了。    //如果没有上面的1和2，该线程执行完love方法之后，就会立即销毁，当点击屏幕下面的touchesBegan:也就没有反应。}//就是因为在love里面相当于创建了RunLoop对象，所以每次点击屏幕时就会执行go方法。-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{    //在onThread:这个线程里面执行performSelector:这个方法，withObject:参数，waitUntilDone:是否等待    [self performSelector:@selector(go) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];}- (void)go{    NSLog(@"%s",__func__);}