引言

RunLoop：又叫運行循環(huán)機制，在iOS中的兩大機制之一。并不是只有iOS有Runloop其他語言也有，他們的方式不太一樣，但是核心都是為了解決性能和良好的運行，例如：webJs里Runloop也稱作eventLoop，由于js沒有多線程，在這樣的情況做了一種調(diào)用棧來配合主線程運行。而在iOS里面runloop就不太一樣，因為有多線程的原因，runloop是配合多線程使用的。每一個線程都對應一個runloop。

Runloop最核心的事情就是保證程序的持續(xù)運行讓線程在沒有消息的時候休眠，在有消息時喚醒，以提高程序性能。這個機制是依靠系統(tǒng)內(nèi)核來完成的(蘋果操作系統(tǒng)核心組件 Darwin 中的 Mach)
概念：RunLoop 是通過內(nèi)部維護的事件循環(huán)(Event Loop)來對事件/消息進行管理的一個對象。

1、沒有消息處理時，休眠已避免資源占用，由用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)(CPU-內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài))

2、有消息需要處理時，立刻被喚醒，由內(nèi)核態(tài)切換到用戶態(tài)

main函數(shù)是不會退出的，為什么呢？這個時候就是 UIApplicationMain 內(nèi)部默認開啟了主線程的 RunLoop，并執(zhí)行了一段無限循環(huán)的代碼(不是簡單的 for 循 環(huán)或 while 循環(huán))

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

 UIApplicationMain 函數(shù)一直沒有返回，而是不斷地接收處理消息以及等待休眠，所以運行程序之后會保 持持續(xù)運行狀態(tài)

// 偽代碼
int main(int argc, char * argv[]) {
    BOOL running = YES;
    do {
        //執(zhí)行的事件
    } while(running)
  return 0;
}

一、Runloop的實現(xiàn)機制

RunLoop 通過 mach_msg()函數(shù)接收、發(fā)送消息。它的本質(zhì)是調(diào)用函數(shù) mach_msg_trap()，相當于是一 個系統(tǒng)調(diào)用，會觸發(fā)內(nèi)核狀態(tài)切換。

在用戶態(tài)調(diào)用 時會切換到內(nèi)核態(tài);內(nèi)核態(tài)中內(nèi)核 實現(xiàn)的 mach_msg()函數(shù)會完成實際的工作。

二、Runloop 數(shù)據(jù)結(jié)構

是 CFRunLoop(CoreFoundation)的封裝，提供了面向?qū)ο蟮?nbsp;API 相關的主要涉及五個類:

• CFRunLoop：Runloop對象 （由 pthread(線程對象，說明 和線程是一一對應的)、currentMode(當前所處的運行模式)、 modes(多個運行模式的集合)、 (模式名稱字符串集合)、,Timer,Source 集合)構成）
• CFRunLoopMode：運行模式（由 name、source0、source1、observers、timers 構成）
• CFRunLoopSource：輸入源/事件源 （分為 source0 和 source1 兩種）
• CFRunLoopTimer：定時源（基于時間的觸發(fā)器，基本上說的就是 NStimer。在預設的時間點喚醒 執(zhí)行回調(diào)。因為它是基于 RunLoop 的，因此它不是實時的(就是 NStimer 是不準確的。 因為只負責分發(fā)源的消息。如果 線程當前正在處理繁重的任務，就有可能導致 Timer 本次延時，或者少執(zhí)行一次)）
• CFRunLoopObserver：觀察者（對相關事件runloop的狀態(tài)進行監(jiān)聽）

CFRunLoopSource分為兩種source0和source1詳解：

• source0:
  即非基于 port 的，也就是用戶觸發(fā)的事件。需要手動喚醒線程，將當前線程從內(nèi)核態(tài)切換到用戶 態(tài)
• source1:
  基于 port 的，包含一個mach_port和一個回調(diào)，可監(jiān)聽系統(tǒng)端口和通過內(nèi)核和其他線程發(fā)送的消息能主動喚醒Runloop接受分發(fā)系統(tǒng)事件 具備喚醒事件的能力

CFRunLoopObserver監(jiān)聽時間點詳細事件

• kCFRunLoopEntry RunLoop 準備啟動
• kCFRunLoopBeforeTimers RunLoop 將要處理一些 Timer 相關事件
• kCFRunLoopBeforeSources RunLoop 將要處理一些 Source 事件
• kCFRunLoopBeforeWaiting RunLoop 將要進行休眠狀態(tài),即將由用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)
• kCFRunLoopAfterWaiting RunLoop 被喚醒，即從內(nèi)核態(tài)切換到用戶態(tài)后
• kCFRunLoopExit RunLoop 退出
• kCFRunLoopAllActivities 監(jiān)聽所有狀態(tài)

線程和 RunLoop 一一對應， RunLoop 和 Mode 是一對多的，Mode 和 source、timer、observer 也是一對多 的

三、實現(xiàn)機制

Runloop運行的大致邏輯是：

通知觀察者 RunLoop 即將啟動。

通知觀察者即將要處理 Timer 事件。

通知觀察者即將要處理 source0 事件。

處理 source0 事件。

如果基于端口的源(Source1)準備好并處于等待狀態(tài)，進入步驟 9。

通知觀察者線程即將進入休眠狀態(tài)。

將線程置于休眠狀態(tài)，由用戶態(tài)切換到內(nèi)核態(tài)，直到下面的任一事件發(fā)生才喚醒線程。

• 一個基于 port 的 Source1 的事件。
• 一個 Timer 到時間了。
• RunLoop 自身的超時時間到了。
• 被其他調(diào)用者手動喚醒。

通知觀察者線程將被喚醒。

處理喚醒時收到的事件

• 如果用戶定義的定時器啟動，處理定時器事件并重啟 RunLoop。進入步驟 2。
• 如果輸入源啟動，傳遞相應的消息。
• 如果 RunLoop 被顯示喚醒而且時間還沒超時，重啟 RunLoop。進入步驟 2

通知觀察者 RunLoop 結(jié)束。

觀察者observer 怎么監(jiān)聽Runloop，監(jiān)聽的狀態(tài)

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    // 即將進入runloop
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    // 即將處理timer
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    // 即將處理source
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    // 即將進入休眠
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    // 休眠后喚醒
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    // 退出runloop
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    // runloop所有活動
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

四、runloop 和 線程

1、怎么創(chuàng)建一個常駐線程？

• 為當前線程開啟一個 RunLoop(第一次調(diào)用 [NSRunLoop currentRunLoop]方法時實際是會先去創(chuàng)建一 個 RunLoop)
• 向當前 RunLoop 中添加一個 Port/Source 等維持 RunLoop 的事件循環(huán)(如果 RunLoop 的 mode 中一個 item 都沒有， runloop會退出)
• 啟動該RunLoop

    NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [runloop run];

2、如果我們開辟一個新的線程 加入了定時器的 這個時候定時器是不會執(zhí)行的，我們看下下面的代碼

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLogMeth(@"1")
    ygweakify(self);
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        ygstrongify(self);
        NSLogMeth(@"2")
        [self performSelector: @selector(test) afterDelay:10];
        NSLogMeth(@"3")
    });
    NSLogMeth(@"4")
}
- (void)test {
    NSLogMeth(@"5")
}

答案是 1423，test 方法并不會執(zhí)行。

原因是如果是帶 afterDelay 的延時函數(shù)，會在內(nèi)部創(chuàng)建一個 NSTimer，然后添加到當前線程的 RunLoop 中。 也就是如果當前線程沒有開啟 RunLoop，該方法會失效。

我們再看另一個

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        ygstrongify(self);
        NSLogMeth(@"2")
        [NSRunLoop currentRunLoop] run];
        [self performSelector: @selector(test) afterDelay:10];
        NSLogMeth(@"3")
    });
    NSLogMeth(@"4")
}

答案依然是 1423，test 方法并不會執(zhí)行。

原因是如果 RunLoop 的 mode 中一個 item 都沒有，RunLoop 會退出。即在調(diào)用 RunLoop 的 run 方法后，由 于其 mode 中沒有添加任何 item 去維持 RunLoop 的時間循環(huán)，RunLoop 隨即還是會退出。 所以我們自己啟動 RunLoop，一定要在添加 item 后 所以我們把 開啟runloop的代碼 放在 延時方法之后 就好了

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        ygstrongify(self);
        NSLogMeth(@"2")
        [self performSelector: @selector(test) afterDelay:10];
        [NSRunLoop currentRunLoop] run];
        NSLogMeth(@"3")
    });
    NSLogMeth(@"4")
}

這個時候test的方法就執(zhí)行了

3、怎樣保證子線程數(shù)據(jù)回來更新 UI 的時候不打斷用戶的滑動操作?

當我們在子請求數(shù)據(jù)的同時滑動瀏覽當前頁面，如果數(shù)據(jù)請求成功要切回主線程更新 UI，那么就會影響當 前正在滑動的體驗。
我們就可以將更新 UI 事件放在主線程的 上執(zhí)行即可，這樣就會等用戶不再滑動頁 面，主線程 RunLoop 由 切換到 時再去更新 UI

[self performSelectorOnMainThread: @selector(readload) withObject:nil waitUntilDone:NO modes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

4、NSTimer 在runloop中的關系

NSTimer其實就是 CFRunLoopTimerRef(基于時間的觸發(fā)器) ，他們之間是tool-free bridged 的。一個 NSTimer 注冊到RunLoop后， RunLoop會為其重復的時間點注冊好事件。例如 10:00, 10:10, 10:20 這幾個時間點。 RunLoop為了節(jié)省資源，并不會在非常準確的時間點回調(diào)這個 Timer。Timer 有個屬性叫做Tolerance(寬容度)，標示了當時間點到后，容許有多少最大誤差。

如果某個時間點被錯過了，例如執(zhí)行了一個很長的任務，則那個時間點的回調(diào)也會跳過去，不會延后執(zhí)行。就比如等公交，如果 10:10 時我忙著玩手機錯過了那個點的公交，那我只能等 10:20 這一趟了。

CADisplayLink 是一個和屏幕刷新率一致的定時器(但實際實現(xiàn)原理更復雜，和 NSTimer 并不一樣， 其內(nèi)部實際是操作了一個 Source)。如果在兩次屏幕刷新之間執(zhí)行了一個長任務，那其中就會有一幀被 跳過去(和NSTimer相似)，造成界面卡頓的感覺。在快速滑動 TableView 時，即使一幀的卡頓也會 讓用戶有所察覺。 FaceBook開源的 AsyncDisplayLink 就是為了解決界面卡頓的問題，其內(nèi)部也用 到了 RunLoop

五、異步繪制

異步繪制，就是可以在子線程把需要繪制的圖形，提前在子線程處理好。將準備好圖像數(shù)據(jù)直接返給主線程使用，這樣可以降低主線程的壓力。(一般情況下我們都是在主線程繪制的大家可以作為了解，特殊情況下在處理研究)

異步繪制的過程:

要通過系統(tǒng)的 [view.delegate displayLayer:] 這個入口來實現(xiàn)異步繪制。

• 代理負責生成對應的 Bitmap
• 設置該 Bitmap 為 layer.contents 屬性的值。

以上就是iOS開發(fā)runloop運行循環(huán)機制學習的詳細內(nèi)容，更多關于iOS runloop運行循環(huán)的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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