前言

iOS開發(fā)中，RunLoop就是個神秘的領(lǐng)域洒试，很多2~3年的開發(fā)者都不能準確的描述它的具體含義倍奢，甚至可能從來都沒有接觸過該方面的技術(shù)，或者項目中隱約用到過（定時器）垒棋，但是不知道是其的作用娱挨，問題一解決就不在深究了，不過也有情可原捕犬，畢竟大部分開發(fā)者還處于基本功能的構(gòu)建，很少涉及性能的優(yōu)化酵镜。

RunLoop之所以神秘碉碉，個人認為，系統(tǒng)能夠利用RunLoop 實現(xiàn)自動釋放池淮韭、延遲回調(diào)垢粮、觸摸事件、屏幕刷新等功能靠粪。實現(xiàn)這種技術(shù)的關(guān)鍵點在于：如何管理事件/消息蜡吧，如何讓線程在沒有處理消息時休眠以避免資源占用毫蚓、在有消息到來時立刻被喚醒。

RunLoop的基本概念

簡介
RunLoop從字面上來看：運行循環(huán)昔善，或者是跑圈元潘。
#基本作用：
1、保持程序的持續(xù)運行(比如主運行循環(huán))
2君仆、處理App中的各種事件（比如觸摸事件翩概、定時器事件、Selector事件）
3返咱、節(jié)省CPU資源钥庇，提高性能。
通常來講咖摹，一個線程一次只能執(zhí)行一個任務(wù)评姨，當線程中的任務(wù)執(zhí)行完成后，線程就會自動退出萤晴。如果我們需要一個長運行機制吐句，讓線程能夠隨時處理事件并且保證不退出，通常我們的做法硫眯，邏輯是這樣的：

function  loop {
     initialize();
     BOOL running = YES;
    do{
           // 執(zhí)行各種任務(wù)蕴侧，處理各種事件
      }while (running);
     return 0;
 }

上述函數(shù)中，通過一個循環(huán)來執(zhí)行任務(wù)两入，根據(jù)事件的回調(diào)和觀察者的屬性來改更改running的值净宵，有效的使得函數(shù)中的任務(wù)長久的運行。簡單的說裹纳，這就是程序的運行模式择葡。

眾所周知，iOS應(yīng)用啟動后剃氧，不會正常的自動退出敏储。這就是因為iOS系統(tǒng)擁有的RunLoop機制的作用，當應(yīng)用啟動后朋鞍，主線程的RunLoop默認開啟已添，從而應(yīng)用進入一個死循環(huán)，阻止了程序在運行完畢之后退出滥酥。

int main(int argc, char * argv[]) {
@autoreleasepool {
    //這個函數(shù)永遠不會有返回值
    return UIApplicationMain(argc, argv, nil, 
          NSStringFromClass([AppDelegate class]));
      }  
}

1.在UIApplicationMain函數(shù)內(nèi)部就啟動了一個RunLoop
2.UIApplicationMain函數(shù)一直沒有返回更舞，保持了程序的持續(xù)運行
3.這個默認啟動的RunLoop是主線程關(guān)聯(lián)的
4.一個線程對應(yīng)一個RunLoop，主線程的RunLoop默認已經(jīng)啟動
5.子線程的RunLoop得手動啟動（調(diào)用運行方法）
6.RunLoop只能選擇一個模式啟動坎吻，如果當前模式中沒有任Source缆蝉，Timer，Observer，那么就直接退出RunLoop

RunLoop在循環(huán)過程中監(jiān)聽著port事件和timer事件刊头，當前線程有任務(wù)時黍瞧，喚醒當當線程去執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行完成以后原杂，使當前線程進入休眠狀態(tài)印颤。

RunLoop與線程

RunLoop，正如其名污尉，loop表示某種循環(huán)膀哲，和run放在一起就表示一直在運行著的循環(huán)。實際上被碗，RunLoop和線程是緊密相連的某宪，可以這樣說run loop是為了線程而生，沒有線程锐朴，它就沒有存在的必要兴喂。RunLoop是線程的基礎(chǔ)架構(gòu)部分，Cocoa和CoreFundation框架都提供了RunLoop的相關(guān)接口焚志，方便配置和管理線程的RunLoop衣迷。每個線程，包括程序的主線程（main thread）都有與之相應(yīng)的run loop對象酱酬，主線程的RunLoop對象是默認開啟的壶谒，子線程的run loop對象需要程序員手動開啟。

從源碼中可以看出膳沽，線程和 RunLoop 之間是一一對應(yīng)的汗菜，其關(guān)系是保存在一個全局的 Dictionary 里。線程剛創(chuàng)建時并沒有 RunLoop挑社，如果你不主動獲取陨界，那它一直都不會有。RunLoop 的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時痛阻，RunLoop 的銷毀是發(fā)生在線程結(jié)束時菌瘪。你只能在一個線程的內(nèi)部獲取其 RunLoop（主線程除外）。

RunLoop與autorelease pool

從程序啟動到加載完成是一個完整的運行循環(huán)阱当，然后會停下來俏扩，等待用戶交互，用戶的每一次交互都會啟動一次運行循環(huán)弊添，來處理用戶所有的點擊事件动猬，觸摸事件。我們都知道： 所有autorelease的對象表箭，在出了作用域之后，會被自動添加到最近創(chuàng)建的自動釋放池中。但是如果每次都放進應(yīng)用程序的main.m中的autoreleasepool中免钻，遲早有被撐滿的一刻彼水。這個過程中必須有一個釋放的動作。在一次完整的運行循環(huán)結(jié)束之前慨蛙，會被銷毀撞反。

Autorelease對象出了作用域之后惹挟，會被添加到最近一次創(chuàng)建的自動釋放池中，并會在當前的runloop迭代結(jié)束時釋放盯桦。

在使用手動的內(nèi)存管理方式的項目中，會經(jīng)常用到很多自動釋放的對象渤刃，如果這些對象不能夠被即時釋放掉拥峦，會造成內(nèi)存占用量急劇增大。Run loop就為我們做了這樣的工作卖子，每當一個運行循環(huán)結(jié)束的時候略号，它都會釋放一次autorelease pool，同時pool中的所有自動釋放類型變量都會被釋放掉洋闽。

RunLoop常用的類

首先要知道iOS里面有兩套API可以訪問和使用RunLoop：
1玄柠、Foundation --->  NSRunLoop
2、Core Foundation ---> CFRunLoopRef

CoreFoundation 里面關(guān)于 RunLoop 有5個類:
1诫舅、CFRunLoopRef
2羽利、CFRunLoopModeRef
3、CFRunLoopSourceRef
4刊懈、CFRunLoopTimerRef
5这弧、CFRunLoopObserverRef

上面兩套都可以使用，但是要知道CFRunLoopRef是用c語言寫的俏讹，是開源的当宴，相比于NSRunLoop更加底層，而NSRunLoop其實是對CFRunLoopRef的一個簡單的封裝泽疆。便于使用而已户矢。這樣說來，顯然CFRunLoopRef的性能要高一點殉疼。

另外梯浪，我們不能在一個線程中去操作另外一個線程的run loop對象，那很可能會造成意想不到的后果瓢娜。不過幸運的是CoreFundation中的不透明類CFRunLoopRef是線程安全的挂洛，而且兩種類型的run loop完全可以混合使用。Cocoa中的NSRunLoop類可以通過實例方法：

• (CFRunLoopRef)getCFRunLoop;
  獲取對應(yīng)的CFRunLoopRef類眠砾，來達到線程安全的目的虏劲。

CFRunLoopSourceRef

Run loop接收輸入事件來自兩種不同的來源：輸入源（input source）和定時源（timer source）。

事件源（input source）

按照官方文檔的分類

Port-Based Sources (基于端口,跟其他線程交互,通過內(nèi)核發(fā)布的消息)
Custom Input Sources (自定義)
Cocoa Perform Selector Sources (performSelector…方法)

按照函數(shù)調(diào)用棧的分類

Source0：非基于Port的
Source1：基于Port的

? Source0 只包含了一個回調(diào)（函數(shù)指針），它并不能主動觸發(fā)事件柒巫。使用時励堡，你需要先調(diào)用 CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個 Source 標記為待處理堡掏，然后手動調(diào)用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來喚醒 RunLoop应结，讓其處理這個事件。
? Source1 包含了一個 mach_port 和一個回調(diào)（函數(shù)指針）泉唁，被用于通過內(nèi)核和其他線程相互發(fā)送消息鹅龄。這種 Source 能主動喚醒 RunLoop 的線程。

定時源（timer source）

定時源在預(yù)設(shè)的時間點同步方式傳遞消息亭畜，這些消息都會發(fā)生在特定時間或者重復(fù)的時間間隔扮休。定時源則直接傳遞消息給處理例程，不會立即退出run loop贱案。

需要注意的是肛炮，盡管定時器可以產(chǎn)生基于時間的通知，但它并不是實時機制宝踪。和輸入源一樣侨糟，定時器也和你的run loop的特定模式相關(guān)。如果定時器所在的模式當前未被run loop監(jiān)視瘩燥，那么定時器將不會開始直到run loop運行在相應(yīng)的模式下秕重。類似的，如果定時器在run loop處理某一事件期間開始厉膀，定時器會一直等待直到下次run loop開始相應(yīng)的處理程序溶耘。如果run loop不再運行，那定時器也將永遠不啟動服鹅。

創(chuàng)建定時器源有兩種方法凳兵，
方法一：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:4.0
                                          target:self                                                                           
                                       selector:@selector(backgroundThreadFire:) 
                                       userInfo:nil
                                        repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timerforMode:NSDefaultRunLoopMode];

方法二：

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:10
                                      target:self
                                   selector:@selector(backgroundThreadFire:)
                                   userInfo:nil
                                   repeats:YES];

CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef 是基于時間的觸發(fā)器，它和 NSTimer 是toll-free bridged 的企软，可以混用庐扫。其包含一個時間長度和一個回調(diào)（函數(shù)指針）。當其加入到 RunLoop 時仗哨，RunLoop會注冊對應(yīng)的時間點形庭，當時間點到時，RunLoop會被喚醒以執(zhí)行那個回調(diào)厌漂。

• NSTimer(CADisplayLink也是加到RunLoop),它受RunLoop的Mode影響
• GCD的定時器不受RunLoop的Mode影響

開發(fā)中萨醒，我們需要一個定時操作，來循環(huán)的執(zhí)行任務(wù)苇倡，如果這個任務(wù)是不耗時的富纸，我們可以選擇NSTimer和GCD囤踩，如果任務(wù)是耗時的，我們通常會在子線程創(chuàng)建一個定時器晓褪，來執(zhí)行耗時任務(wù)高职，當選擇NSTimer時計時，定時器里的任務(wù)不會執(zhí)行辞州，原因是當前線程對相應(yīng)的RunLoop并沒有開啟，創(chuàng)建線程的函數(shù)執(zhí)行完成之后寥粹，這個線程就被銷毀了（可以用繼承CustomThread : NSThread变过，重寫dealloc方法來驗證），此時涝涤，你可能想用一個全局的對象來保存線程媚狰，任然不能解決問題，全局的對象描述指向線程的那個引用地址阔拳，這和線程的實體沒有關(guān)系崭孤，并不能代替一個實在的線程。
解決方案：開啟當前線程的RunLoop糊肠，當不需要任務(wù)的時候關(guān)閉

 //創(chuàng)建一個線程
 CustomThread *thread = [[CustomThread alloc] initWithBlock:^{
        NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerAction:) userInfo:nil repeats:YES];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer  forMode:NSRunLoopCommonModes];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    while (!_isfinished) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:0.0001]];
    }
    NSLog(@"線程開始了");
}];
//開啟線程
[thread start];
- (void)timerAction:(id) objc
 {
      while (_isfinished) {
      [NSThread exit];//不需要時辨宠，關(guān)閉當前線程
  }
  NSLog(@"定時器開啟了");
}

GCD執(zhí)行，不存在上述問題货裹，因為嗤形，系統(tǒng)內(nèi)部默認給我們開啟當前線程的RunLoop，性能更加穩(wěn)定弧圆，還不存在內(nèi)存泄露赋兵。

/*timer需要全局變量*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
_currentTimer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
dispatch_source_set_timer(_currentTimer, DISPATCH_TIME_NOW, 1.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
dispatch_source_set_event_handler(_currentTimer, ^{
     NSLog(@"-----開始前線程：%@----", [NSThread currentThread]);
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 在主線程中實現(xiàn)需要的功能
      NSLog(@"-----開始后線程：%@----", [NSThread currentThread]);
    });
});
dispatch_resume(_currentTimer);
/*
 // 掛起定時器（dispatch_suspend 之后的 Timer，是不能被釋放的搔预！會引起崩潰）
 dispatch_suspend(_timer);
 
 // 關(guān)閉定時器
 dispatch_source_cancel(_timer);
 */

選擇 GCD 還是 NSTimer霹期？ 參考文章

CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef 是觀察者，每個 Observer 都包含了一個回調(diào)（函數(shù)指針）拯田，當 RunLoop 的狀態(tài)發(fā)生變化時历造，觀察者就能通過回調(diào)接受到這個變化。

應(yīng)用
//添加runloop監(jiān)聽者
- (void)addRunloopObserver{

//獲取 當前的Runloop ref - 指針
CFRunLoopRef currentRunLoop =  CFRunLoopGetCurrent();
//定義一個RunloopObserver
CFRunLoopObserverRef defaultModeObserver;
//上下文
/*
typedef struct {
    CFIndex version; //版本號 long
    void *  info;//萬能指針勿锅，這里我們要填寫對象（self或者傳進來的對象）
    const void *(*retain)(const void *info);        //填寫&CFRetain
    void    (*release)(const void *info);           //填寫&CGFRelease
    CFStringRef (*copyDescription)(const void *info); //NULL
 } CFRunLoopObserverContext;
 */
CFRunLoopObserverContext context = {
    0,
    (__bridge void *)(self),
    &CFRetain,
    &CFRelease,
    NULL
};
/*
 1 NULL空指針 nil空對象 這里填寫NULL
 2 模式
   typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) { 
   kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), //即將進入Runloop
   kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), //即將處理NSTimer 
   kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), //即將處理Sources 
   kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), //即將進入休眠 
   kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), //剛從休眠中喚醒 
   kCFRunLoopExit = (1UL << 7), //即將退出runloop 
   kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有狀態(tài)改變};
 3 是否重復(fù) - YES
 4 nil 或者 NSIntegerMax - 999
 5 回調(diào)
 6 上下文
 */
//創(chuàng)建觀察者
defaultModeObserver = CFRunLoopObserverCreate(NULL,
                                              kCFRunLoopBeforeWaiting, YES,
                                              NSIntegerMax - 999,
                                              &Callback,
                                              &context);
//添加當前runloop的觀察著
if(defaultModeObserver){
    CFRunLoopAddObserver(currentRunLoop, defaultModeObserver, kCFRunLoopDefaultMode);
    //釋放
    CFRelease(defaultModeObserver);
   }
}
//這里處理耗時操作了
static void Callback(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info){
   //通過info橋接為需要的對象
}

CFRunLoopModeRef

系統(tǒng)默認注冊了5個Mode:(前兩個跟最后一個常用)
kCFRunLoopDefaultMode：App的默認Mode帕膜，通常主線程是在這個
Mode下運行
UITrackingRunLoopMode：界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸
摸滑動溢十，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響
UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進入的第一個 
Mode垮刹，啟動完成后就不再使用
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到
kCFRunLoopCommonModes: 這是一個占位用的Mode张弛，不是一種真正的Mode

其中 CFRunLoopModeRef 類并沒有對外暴露荒典，只是通過 CFRunLoopRef 的接口進行了封裝酪劫。他們的關(guān)系如下:

RunLoop_0.png

一個 RunLoop 包含若干個 Mode，每個 Mode 又包含若干個 Source/Timer/Observer寺董。每次調(diào)用 RunLoop 的主函數(shù)時覆糟，只能指定其中一個 Mode，這個Mode被稱作 CurrentMode遮咖。如果需要切換 Mode滩字，只能退出 Loop，再重新指定一個 Mode 進入御吞。這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer麦箍，讓其互不影響。

RunLoop的事件隊列

RunLoop_1.png

從這個事件隊列中可以看出：

①如果是事件到達陶珠，消息會被傳遞給相應(yīng)的處理程序來處理挟裂， runloop處理完當次事件后，run loop會退出揍诽，而不管之前預(yù)定的時間到了沒有诀蓉。你可以重新啟動run loop來等待下一事件。

②如果線程中有需要處理的源暑脆，但是響應(yīng)的事件沒有到來的時候渠啤，線程就會休眠等待相應(yīng)事件的發(fā)生。這就是為什么run loop可以做到讓線程有工作的時候忙于工作饵筑，而沒工作的時候處于休眠狀態(tài)埃篓。

RunLoop 的實際應(yīng)用舉例

AF2.x，創(chuàng)建了一條常駐線程專門處理所有請求的回調(diào)事件根资。

 + (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
@autoreleasepool {
    [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];

    NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    [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;
}

RunLoop 啟動前內(nèi)部必須要有至少一個 Timer/Observer/Source架专，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先創(chuàng)建了一個新的 NSMachPort 添加進去了。

參考文章

• http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/
• http://blog.csdn.net/wzzvictory/article/details/9237973