iOS Runloop 消息循环

• 介绍

　　Runloop是一种事件监听循环，可以理解成一个while死循环，监听到事件就起来，没有就休息。
　　Runloop可以在不同模式下进行切换，iOS有五种模式，其中UIInitializationRunLoopModel应用程序启动时会使用，启动完成后将不再使用；GSEventReceiveRunLoopMode这个是接受系统内部的Model，通常做不到。还有UITrackingRunLoopMode、NSDefaultRunLoopMode、NSRunLoopCommonModes三种模式是我们通常用到的，下文中会详细讲解，其中NSRunLoopCommonModes是一个占位符，NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode都会绑定这个占位符。

• Runloop

- 1.1 字面意思

a 运行循环
b 跑圈

- 1.2 基本作用（作用重大）

（1） 保持程序的持续运行(ios程序为什么能一直活着不会死)
（2） 处理app中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件【NSTimer】、selector事件【选择器·performSelector···】）
（3） 节省CPU资源，提高程序性能，有事情就做事情，没事情就休息

- 1.3 重要说明

（1）如果没有Runloop,那么程序一启动就会退出，什么事情都做不了。
（2）如果有了Runloop，那么相当于在内部有一个死循环，能够保证程序的持续运行
（3）main函数中的Runloop
（4）在UIApplication函数内部就启动了一个Runloop，函数返回一个int类型的值
（5）这个默认启动的Runloop是跟主线程相关联的

- 1.4 Runloop对象

（1）在iOS开发中有两套api来访问Runloop
        a.foundation框架【NSRunloop】
        b.core foundation框架【CFRunloopRef】
（2）NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象,它们是等价的，可以互相转换
（3）NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，所以要了解RunLoop内部结构，需要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

- 1.5 Runloop参考资料

（1）苹果官方文档：
    https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html
（2）CFRunLoopRef开源代码下载地址：
    http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

- 1.6 Runloop与线程

（1）Runloop和线程的关系：一个Runloop对应着一条唯一的线程
        问题：如何让子线程不死
        回答：给这条子线程开启一个Runloop
（2）Runloop的创建：主线程Runloop已经创建好了，子线程的runloop需要手动创建
（3）Runloop的生命周期：在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

- 1.7 获得Runloop对象

（1）获得当前Runloop对象
        a. NSRunloop
            NSRunLoop * runloop1 = [NSRunLoop currentRunLoop];
        b.CFRunLoopRef
            CFRunLoopRef runloop2 = CFRunLoopGetCurrent();
（2）拿到当前应用程序的主Runloop（主线程对应的Runloop）
        a.NSRunloop
            NSRunLoop * runloop1 = [NSRunLoop mainRunLoop];
        b.CFRunLoopRef
            CFRunLoopRef runloop2 = CFRunLoopGetMain();
（3）注意点：开一个子线程创建runloop,不是通过alloc init方法创建，而是直接通过调用currentRunLoop方法来创建，它本身是一个懒加载的。
（4）在子线程中，如果不主动获取Runloop的话，那么子线程内部是不会创建Runloop的。可以下载CFRunloopRef的源码，搜索_CFRunloopGet0,查看代码。
（5）Runloop对象是利用字典来进行存储，而且key是对应的线程Value为该线程对应的Runloop。

- 1.8 Runloop相关类

（1）Runloop运行原理图 
（2）五个相关的类
　　a.CFRunloopRef
　　b.CFRunloopModeRef【Runloop的运行模式】
　　c.CFRunloopSourceRef【Runloop要处理的事件源】
　　d.CFRunloopTimerRef【Timer事件】
　　e.CFRunloopObserverRef【Runloop的观察者（监听者）】
（3）Runloop和相关类之间的关系图
（4）Runloop要想跑起来，它的内部必须要有一个mode,这个mode里面必须有source\observer\timer，至少要有其中的一个。

- CFRunloopModeRef

（1）CFRunloopModeRef代表着Runloop的运行模式
（2）一个Runloop中可以有多个mode,一个mode里面又可以有多个source\observer\timer等等
（3）每次runloop启动的时候，只能指定一个mode,这个mode被称为该Runloop的当前mode
（4）如果需要切换mode,只能先退出当前Runloop,再重新指定一个mode进入
（5）这样做主要是为了分割不同组的定时器等，让他们相互之间不受影响
（6）系统默认注册了5个mode
　　a.kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
　　b.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
　　c.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
　　d.GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
　　e.kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

• Runloop 其它三种模式

→ UITrackingRunLoopMode ： (优先切换!!)这个模式就是当UI事件交互的时候Runloop切换到的模式！！！

场景：这一模式优先级最高，当UI事件交互的时候，都会优先切换到这一模式。

测试代码如下：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
　　NSLog(@"current Runloop = %@", [NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

结果：

current Runloop = kCFRunLoopDefaultMode //执行时默认此默认模式
current Runloop = UITrackingRunLoopMode //当滑动页面的UITextView的时，优先自动切换到此模式。
current Runloop = kCFRunLoopDefaultMode // 当不对页面的UITextView的操作时，重新恢复到默认模式。

→ NSDefaultRunLoopMode ：Runloop的默认模式！只要有事件就处理！

场景：默认模式，只要有事件就会自动切换到此模式。

测试代码如下：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
　　NSLog(@"current Runloop = %@", [NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
}];

结果：

current Runloop = kCFRunLoopDefaultMode //程序启动后默认进入此模式

→ NSRunLoopCommonModes ：占位符!!（在默认下和UITrackingRunLoopMode下！）

场景：这个主要用在添加一个NSTimer到RunLoop中。是一个tag,本质上不是一个Mode,默认NSDefaultRunLoopMode和 NSTrackingRunLoopMode都绑定这个tag。

实例代码：

static int i = 0;
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
　　lable.text = [NSString stringWithFormat:@"始终当前显示的索引：%zi", ++i];
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

特殊说明：
1、一个线程对象就对应一个RunLoop对象。创建后，默认启动该MainRunLoop对象。其内部是一个do-while循环。
2、主线程默认会启动一个Runloop，子线程不会自动启动Runloop需要我们手动启动。见以下代码说明。

static int i = 0;
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(0, 0);
//开启一个子线程
dispatch_async(queue, ^{
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
　　NSLog(@"display result = %zi, %@", ++i, [NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run]; //手动启动Runloop
});

 

• 图解说明

• Runloop 总结

　　可以看出，RunLoop被开启的线程会一直存在。因为在没有事件发生的时候处于休眠状态，有事件发生的时候处于工作状态。以此来节约CPU资源。这样就可以让一个线程成为常驻线程，也就是说该线程一直存在。

　　RunLoop是iOS事件响应与任务处理最核心的机制，它贯穿iOS整个系统。

　　RunLoop是一种事件运行循环机制，是保持应用程序持续运行的一种机制。正是由于该机制的存在，应用程序才能在没有事件发生的时候处于休眠状态，有事件发生的时候处于工作状态。以此来节约CPU资源。这也是它的一大特点。

　　NSRunLoop是Cocoa框架中的类，与之对应的，在Core Foundation中是CFRunLoopRef类。两者的区别是前者不是线程安全的，后者是线程安全的，且两者可以相互转化。

　　RunLoop和线程的关系：
　　RunLoop是用来管理线程的，每个线程对应一个RunLoop对象。我们不可以去创建当前线程的RunLoop对象，但是我们可以去获取当前线程的RunLoop。RunLoop就是来监听该线程有无事件发生，如果有就工作，如果没有就休眠。

　　主线程的RunLoop对象默认开启，其他线程默认不开启。

　　RunLoop与AutoreleasePool；

　　RunLoop处理的事件类型；

　　RunLoop的运行模式mode；