RunLoop 简介

RunLoop 实际上就是一种循环，在 “接收消息->等待->处理” 这样的循环中，去管理事件或者消息，例如触摸事件、UI刷新事件、定时器事件等。在消息来到时立刻被唤醒处理事件(用户态)，在没有处理事件时休眠(内核态)，避免资源占用。

iOS 系统中，提供了两个这样的对象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。
CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架内的。NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封装，提供了面向对象的 API。

CFRunLoopRef 相关的代码：http://opensource.apple.com/source/CF/CF-855.17/CFRunLoop.c

RunLoop 与线程

线程和 RunLoop 之间是一一对应的，映射关系保存在一个全局的字典里。
主线程会默认开启一个 RunLoop，自己新创建的线程默认是没有开启 RunLoop 的。
CFRunLoop 是基于 pthread 来管理的。苹果不允许直接创建 RunLoop，它只提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。



RunLoop 实现

在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:

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CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

其中 CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露，只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。

一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode。如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。

1、CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方

  • Source0 只包含了一个回调（函数指针），用户触发的事件，它并不能主动触发事件，需要手动唤醒线程，当前线程从内核态切换到用户态。
  • Source1 包含了一个 mach_port 和一个回调（函数指针），被用于通过内核和其他线程相互发送消息，可使用 mach_port 在其他线程中发送消息到 RunLoop 内。能主动唤醒 RunLoop 接受分发系统事件。

2、CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器。
当其加入到 RunLoop 时，RunLoop 会注册对应的时间点，当时间点到时，RunLoop 会被唤醒以执行那个回调。注意，因为 RunLoop 只负责分发源的消息，如果线程当前正在处理繁重的任务，就有可能导致 Timer 本次延时，或少执行一次。

3、CFRunLoopObserverRef 是观察者。
每个 Observer 都包含了一个回调(函数指针)，当 RunLoop 的状态发生变化时，观察者就能通过回调接受到这个变化。

  • kCFRunLoopEntry RunLoop准备启动
  • kCFRunLoopBeforeTimers 将要处理一些 Timer 相关事件
  • kCFRunLoopBeforeSources 将要处理一些 Source 事件
  • kCFRunLoopBeforeWaiting 将要进行休眠状态，即将由用户态切换到内核态
  • kCFRunLoopAfterWaiting 被唤醒，即从内核态切换到用户态后
  • kCFRunLoopExit RunLoop 退出
  • kCFRunLoopAllActivities 监听所有状态

Source/Timer/Observer 被统称为 mode item，一个 item 可以被同时加入多个 mode。但一个 item 被重复加入同一个 mode 时是不会有效果的。如果一个 mode 中一个 item 都没有，则 RunLoop 会直接退出，不进入循环。

RunLoop 这个对象，在 iOS 里由 CFRunLoop 实现。简单来说，RunLoop 是用来监听输入源，进行调度处理的。这里的输入源可以是输入设备、网络、周期性或者延迟时间、异步回调。RunLoop 会接收两种类型的输入源：一种是来自另一个线程或者来自不同应用的异步消息；另一种是来自预订时间或者重复间隔的同步事件。

应用场景：主线程的 RunLoop 里有两个预置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。这两个 Mode 都已经被标记为”Common”属性。DefaultMode 是 App 平时所处的状态，TrackingRunLoopMode 是追踪 ScrollView 滑动时的状态。当你创建一个 Timer 并加到 DefaultMode 时，Timer 会得到重复回调，但此时滑动一个TableView时，RunLoop 会将 mode 切换为 TrackingRunLoopMode，这时 Timer 就不会被回调，不会影响到滑动操作。

有时你需要一个 Timer，在两个 Mode 中都能得到回调，一种办法就是将这个 Timer 分别加入这两个 Mode。还有一种方式，就是将 Timer 加入到顶层的 RunLoop 的 “commonModeItems” 中。”commonModeItems” 被 RunLoop 自动更新到所有具有”Common”属性的 Mode 里去。

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NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    //do something
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

总结：

Reference

https://developer.apple.com/library/archive/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html
https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/
https://www.jianshu.com/p/23e3ff9619c3
https://www.cnblogs.com/kenshincui/p/6823841.html
http://mrpeak.cn/blog/ios-runloop/