1. RunLoop 簡介

1.1 什么是 RunLoop？

可以理解為字面意思：Run 表示運行，Loop 表示循環。結合在一起就是運行的循環的意思。哈哈，我更愿意翻譯為『跑圈』。直觀理解就像是不停的跑圈。

RunLoop 實際上是一個對象，這個對象在循環中用來處理程序運行過程中出現的各種事件（比如說觸摸事件、UI刷新事件、定時器事件、Selector事件），從而保持程序的持續運行。

RunLoop 在沒有事件處理的時候，會使線程進入睡眠模式，從而節省 CPU 資源，提高程序性能。

1.2 RunLoop 和線程

RunLoop 和線程是息息相關的，我們知道線程的作用是用來執行特定的一個或多個任務，在默認情況下，線程執行完之后就會退出，就不能再執行任務了。這時我們就需要采用一種方式來讓線程能夠不斷地處理任務，并不退出。所以，我們就有了 RunLoop。

一條線程對應一個RunLoop對象，每條線程都有唯一一個與之對應的 RunLoop 對象。

RunLoop 并不保證線程安全。我們只能在當前線程內部操作當前線程的 RunLoop 對象，而不能在當前線程內部去操作其他線程的 RunLoop 對象方法。

RunLoop 對象在第一次獲取 RunLoop 時創建，銷毀則是在線程結束的時候。

主線程的 RunLoop 對象系統自動幫助我們創建好了（原理如 1.3 所示），而子線程的 RunLoop對象需要我們主動創建和維護。

1.3 默認情況下主線程的 RunLoop 原理

我們在啟動一個iOS程序的時候，系統會調用創建項目時自動生成的 main.m 的文件。main.m文件如下所示

intmain(intargc,?char?*?argv[])?{

????@autoreleasepool?{

????????returnUIApplicationMain(argc,?argv,?nil,?NSStringFromClass([AppDelegate?class]));

????}

}

其中 UIApplicationMain 函數內部幫我們開啟了主線程的 RunLoop，UIApplicationMain 內部擁有一個無限循環的代碼，只要程序不退出/崩潰，它就一直循環。上邊的代碼中主線程開啟 RunLoop 的過程可以簡單的理解為如下代碼：

intmain(intargc,?char?*?argv[])?{????????

????BOOL?running?=?YES;

????do{

????????//?執行各種任務，處理各種事件

????????//?......

????}?while(running);??//?判斷是否需要退出

????return0;

}

從上邊可看出，程序一直在 do-while 循環中執行，所以 UIApplicationMain 函數一直沒有返回，我們在運行程序之后程序不會馬上退出，會保持持續運行狀態。

下圖是蘋果官方給出的 RunLoop 模型圖。

?

從上圖中可以看出，RunLoop 就是線程中的一個循環，RunLoop 會在循環中會不斷檢測，通過 Input sources（輸入源）和 Timer sources（定時源）兩種來源等待接受事件；然后對接受到的事件通知線程進行處理，并在沒有事件的時候讓線程進行休息。

2. RunLoop 相關類

下面我們來了解一下Core Foundation框架下關于 RunLoop 的 5 個類，只有弄懂這幾個類的含義，我們才能深入了解 RunLoop 的運行機制。

CFRunLoopRef：代表 RunLoop 的對象

CFRunLoopModeRef：代表 RunLoop 的運行模式

CFRunLoopSourceRef：就是 RunLoop 模型圖中提到的輸入源 / 事件源

CFRunLoopTimerRef：就是 RunLoop 模型圖中提到的定時源

CFRunLoopObserverRef：觀察者，能夠監聽 RunLoop 的狀態改變

下邊詳細講解下幾種類的具體含義和關系。

先來看一張表示這 5 個類的關系圖幫助理解（來源：blog.ibireme.com/2015/05/18/…）。

?

接著來講解這 5 個類的相互關系：

一個RunLoop對象（CFRunLoopRef）中包含若干個運行模式（CFRunLoopModeRef）。而每一個運行模式下又包含若干個輸入源（CFRunLoopSourceRef）、定時源（CFRunLoopTimerRef）、觀察者（CFRunLoopObserverRef）。

每次 RunLoop 啟動時，只能指定其中一個運行模式（CFRunLoopModeRef），這個運行模式（CFRunLoopModeRef）被稱作當前運行模式（CurrentMode）。

如果需要切換運行模式（CFRunLoopModeRef），只能退出當前 Loop，再重新指定一個運行模式（CFRunLoopModeRef）進入。

這樣做主要是為了分隔開不同組的輸入源（CFRunLoopSourceRef）、定時源（CFRunLoopTimerRef）、觀察者（CFRunLoopObserverRef），讓其互不影響 。

下邊我們來詳細講解下這五個類：

2.1 CFRunLoopRef 類

CFRunLoopRef 是 Core Foundation 框架下 RunLoop 對象類。我們可通過以下方式來獲取 RunLoop 對象：

Core Foundation

CFRunLoopGetCurrent(); // 獲得當前線程的 RunLoop 對象

CFRunLoopGetMain(); // 獲得主線程的 RunLoop 對象

當然，在Foundation 框架下獲取 RunLoop 對象類的方法如下：

Foundation

[NSRunLoop currentRunLoop]; // 獲得當前線程的 RunLoop 對象

[NSRunLoop mainRunLoop]; // 獲得主線程的 RunLoop 對象

2.2 CFRunLoopModeRef

系統默認定義了多種運行模式（CFRunLoopModeRef），如下：

kCFRunLoopDefaultMode：App的默認運行模式，通常主線程是在這個運行模式下運行

UITrackingRunLoopMode：跟蹤用戶交互事件（用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，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，啟動完成后就不再使用

GSEventReceiveRunLoopMode：接受系統內部事件，通常用不到

kCFRunLoopCommonModes：偽模式，不是一種真正的運行模式（后邊會用到）

其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我們開發中需要用到的模式，具體使用方法我們在 2.3 CFRunLoopTimerRef中結合CFRunLoopTimerRef來演示說明。

2.3 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是定時源（RunLoop模型圖中提到過），理解為基于時間的觸發器，基本上就是NSTimer（哈哈，這個理解就簡單了吧）。

下面我們來演示下CFRunLoopModeRef和CFRunLoopTimerRef結合的使用用法，從而加深理解。

首先我們新建一個iOS項目，在Main.storyboard中拖入一個Text View。

在ViewController.m文件中加入以下代碼，Demo中請調用[self ShowDemo1];來演示。

-?(void)viewDidLoad?{

????[superviewDidLoad];

????//?定義一個定時器，約定兩秒之后調用self的run方法

????NSTimer?*timer?=?[NSTimer?timerWithTimeInterval:2.0target:self?selector:@selector(run)?userInfo:nil?repeats:YES];

????//?將定時器添加到當前RunLoop的NSDefaultRunLoopMode下

????[[NSRunLoop?currentRunLoop]?addTimer:timer?forMode:NSDefaultRunLoopMode];

}

-?(void)run

{

????NSLog(@"---run");

}

3. 然后運行，這時候我們發現如果我們不對模擬器進行任何操作的話，定時器會穩定的每隔2秒調用run方法打印。

4. 但是當我們拖動Text View滾動時，我們發現：run方法不打印了，也就是說NSTimer不工作了。而當我們松開鼠標的時候，NSTimer就又開始正常工作了。

這是因為：

當我們不做任何操作的時候，RunLoop處于NSDefaultRunLoopMode下。

而當我們拖動Text View的時候，RunLoop就結束NSDefaultRunLoopMode，切換到了UITrackingRunLoopMode模式下，這個模式下沒有添加NSTimer，所以我們的NSTimer就不工作了。

但當我們松開鼠標的時候，RunLoop就結束UITrackingRunLoopMode模式，又切換回NSDefaultRunLoopMode模式，所以NSTimer就又開始正常工作了。

你可以試著將上述代碼中的[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];語句換為[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];，也就是將定時器添加到當前RunLoop的UITrackingRunLoopMode下，你就會發現定時器只會在拖動Text View的模式下工作，而不做操作的時候定時器就不工作。

那難道我們就不能在這兩種模式下讓NSTimer都能正常工作嗎？

當然可以，這就用到了我們之前說過的偽模式（kCFRunLoopCommonModes），這其實不是一種真實的模式，而是一種標記模式，意思就是可以在打上Common Modes標記的模式下運行。

那么哪些模式被標記上了Common Modes呢？

NSDefaultRunLoopMode 和UITrackingRunLoopMode。

所以我們只要我們將NSTimer添加到當前RunLoop的kCFRunLoopCommonModes（Foundation框架下為NSRunLoopCommonModes）下，我們就可以讓NSTimer在不做操作和拖動Text View兩種情況下愉快的正常工作了。

具體做法就是講添加語句改為[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

既然講到了NSTimer，這里順便講下NSTimer中的scheduledTimerWithTimeInterval方法和RunLoop的關系。添加下面的代碼：

1[NSTimer?scheduledTimerWithTimeInterval:2.0target:self?selector:@selector(run)?userInfo:nil?repeats:YES];

這句代碼調用了scheduledTimer返回的定時器，NSTimer會自動被加入到了RunLoop的NSDefaultRunLoopMode模式下。這句代碼相當于下面兩句代碼：

1

2

NSTimer?*timer?=?[NSTimer?timerWithTimeInterval:2.0target:self?selector:@selector(run)?userInfo:nil?repeats:YES];

[[NSRunLoop?currentRunLoop]?addTimer:timer?forMode:NSDefaultRunLoopMode];

2.4 CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef是事件源（RunLoop模型圖中提到過），CFRunLoopSourceRef有兩種分類方法。

第一種按照官方文檔來分類（就像RunLoop模型圖中那樣）：

Port-Based Sources（基于端口）

Custom Input Sources（自定義）

Cocoa Perform Selector Sources

第二種按照函數調用棧來分類：

Source0 ：非基于Port

Source1：基于Port，通過內核和其他線程通信，接收、分發系統事件

這兩種分類方式其實沒有區別，只不過第一種是通過官方理論來分類，第二種是在實際應用中通過調用函數來分類。

下邊我們舉個例子大致來了解一下函數調用棧和Source。

在我們的項目中的Main.storyboard中添加一個Button按鈕，并添加點擊動作。

然后在點擊動作的代碼中加入一句輸出語句，并打上斷點，如下圖所示：

?

3. 然后運行程序，并點擊按鈕。

4. 然后在項目中單擊下下圖紅色部分。

?5. 可以看到如下圖所示就是點擊事件產生的函數調用棧。

?

所以點擊事件是這樣來的：

首先程序啟動，調用16行的main函數，main函數調用15行UIApplicationMain函數，然后一直往上調用函數，最終調用到0行的BtnClick函數，即點擊函數。

同時我們可以看到11行中有Sources0，也就是說我們點擊事件是屬于Sources0函數的，點擊事件就是在Sources0中處理的。

而至于Sources1，則是用來接收、分發系統事件，然后再分發到Sources0中處理的。

2.5 CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是觀察者，用來監聽RunLoop的狀態改變

CFRunLoopObserverRef可以監聽的狀態改變有以下幾種：

typedef?CF_OPTIONS(CFOptionFlags,?CFRunLoopActivity)?{

????kCFRunLoopEntry?=?(1UL?<<?0),???????????????//?即將進入Loop：1

????kCFRunLoopBeforeTimers?=?(1UL?<<?1),????????//?即將處理Timer：2????

????kCFRunLoopBeforeSources?=?(1UL?<<?2),???????//?即將處理Source：4

????kCFRunLoopBeforeWaiting?=?(1UL?<<?5),???????//?即將進入休眠：32

????kCFRunLoopAfterWaiting?=?(1UL?<<?6),????????//?即將從休眠中喚醒：64

????kCFRunLoopExit?=?(1UL?<<?7),????????????????//?即將從Loop中退出：128

????kCFRunLoopAllActivities?=?0x0FFFFFFFU???????//?監聽全部狀態改變??

};

下邊我們通過代碼來監聽下RunLoop中的狀態改變。

1. 在ViewController.m中添加如下代碼，Demo中請調用[self showDemo2];方法。

-?(void)viewDidLoad?{

????[superviewDidLoad];

????//?創建觀察者

????CFRunLoopObserverRef?observer?=?CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(),?kCFRunLoopAllActivities,?YES,?0,?^(CFRunLoopObserverRef?observer,?CFRunLoopActivity?activity)?{

????????NSLog(@"監聽到RunLoop發生改變---%zd",activity);

????});

????//?添加觀察者到當前RunLoop中

????CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(),?observer,?kCFRunLoopDefaultMode);

????//?釋放observer，最后添加完需要釋放掉

????CFRelease(observer);

}

2. 然后運行，看下打印結果，如下圖。

?可以看到RunLoop的狀態在不斷的改變，最終變成了狀態 32，也就是即將進入睡眠狀態，說明RunLoop之后就會進入睡眠狀態。

3. RunLoop原理

好了，五個類都講解完了，下邊開始放大招了。這下我們就可以來理解RunLoop的運行邏輯了。

下邊上一張之前提到的文章中博主提供的運行邏輯圖（來源：blog.ibireme.com/2015/05/18/…

?

這張圖對于我們理解RunLoop來說太有幫助了，下邊我們可以來說下官方文檔給我們的RunLoop邏輯。

在每次運行開啟RunLoop的時候，所在線程的RunLoop會自動處理之前未處理的事件，并且通知相關的觀察者。

具體的順序如下：

通知觀察者RunLoop已經啟動

通知觀察者即將要開始的定時器

通知觀察者任何即將啟動的非基于端口的源

啟動任何準備好的非基于端口的源

如果基于端口的源準備好并處于等待狀態，立即啟動；并進入步驟9

通知觀察者線程進入休眠狀態

將線程置于休眠知道任一下面的事件發生：

某一事件到達基于端口的源

定時器啟動

RunLoop設置的時間已經超時

RunLoop被顯示喚醒

通知觀察者線程將被喚醒

處理未處理的事件

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結束。

4. RunLoop實戰應用

哈哈，講了這么多云里霧里的原理知識，下邊終于到了實戰應用環節。

光弄懂是沒啥用的，能夠實戰應用才是硬道理。下面講解一下RunLoop的幾種應用。

4.1 NSTimer的使用

NSTimer的使用方法在講解CFRunLoopTimerRef類的時候詳細講解過，具體參考上邊 2.3 CFRunLoopTimerRef。

4.2 ImageView推遲顯示

有時候，我們會遇到這種情況：

當界面中含有UITableView，而且每個UITableViewCell里邊都有圖片。這時候當我們滾動UITableView的時候，如果有一堆的圖片需要顯示，那么可能會出現卡頓的現象。

怎么解決這個問題呢？

這時候，我們應該推遲圖片的顯示，也就是ImageView推遲顯示圖片。有兩種方法：

1. 監聽UIScrollView的滾動

因為UITableView繼承自UIScrollView，所以我們可以通過監聽UIScrollView的滾動，實現UIScrollView相關delegate即可。

2. 利用PerformSelector設置當前線程的RunLoop的運行模式

利用performSelector方法為UIImageView調用setImage:方法，并利用inModes將其設置為RunLoop下NSDefaultRunLoopMode運行模式。代碼如下：

1[self.imageView?performSelector:@selector(setImage:)?withObject:[UIImage?imageNamed:@"tupian"]?afterDelay:4.0inModes:NSDefaultRunLoopMode];

下邊利用Demo演示一下該方法。

在項目中的Main.storyboard中添加一個UIImageView，并添加屬性，并簡單添加一下約束（不然無法顯示）如下圖所示。

?

在項目中拖入一張圖片，比如下圖。

?

3. 然后我們在touchesBegan方法中添加下面的代碼，在Demo中請在touchesBegan中調用[self showDemo3];方法。

-?(void)touchesBegan:(NSSet<uitouch?*>?*)touches?withEvent:(UIEvent?*)event

{

????[self.imageView?performSelector:@selector(setImage:)?withObject:[UIImage?imageNamed:@"tupian"]?afterDelay:4.0inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

}</uitouch?*>

運行程序，點擊一下屏幕，然后拖動UIText View，拖動4秒以上，發現過了4秒之后，UIImageView還沒有顯示圖片，當我們松開的時候，則顯示圖片，效果如下：

?

這樣我們就實現了在拖動完之后，在延遲顯示UIImageView。

4.3 后臺常駐線程（很常用）

我們在開發應用程序的過程中，如果后臺操作特別頻繁，經常會在子線程做一些耗時操作（下載文件、后臺播放音樂等），我們最好能讓這條線程永遠常駐內存。

那么怎么做呢？

添加一條用于常駐內存的強引用的子線程，在該線程的RunLoop下添加一個Sources，開啟RunLoop。

具體實現過程如下：

1. 在項目的ViewController.m中添加一條強引用的thread線程屬性，如下圖：

?

2. 在viewDidLoad中創建線程self.thread，使線程啟動并執行run1方法，代碼如下。在Demo中，請在viewDidLoad調用[self showDemo4];方法。

-?(void)viewDidLoad?{

????[superviewDidLoad];

????//?創建線程，并調用run1方法執行任務

????self.thread?=?[[NSThread?alloc]?initWithTarget:self?selector:@selector(run1)?object:nil];

????//?開啟線程

????[self.thread?start];????

}

-?(void)?run1

{

????//?這里寫任務

????NSLog(@"----run1-----");

????//?添加下邊兩句代碼，就可以開啟RunLoop，之后self.thread就變成了常駐線程，可隨時添加任務，并交于RunLoop處理

????[[NSRunLoop?currentRunLoop]?addPort:[NSPort?port]?forMode:NSDefaultRunLoopMode];

????[[NSRunLoop?currentRunLoop]?run];

????//?測試是否開啟了RunLoop，如果開啟RunLoop，則來不了這里，因為RunLoop開啟了循環。

????NSLog(@"未開啟RunLoop");

}

3. 運行之后發現打印了**----run1-----，而未開啟RunLoop**則未打印。

這時，我們就開啟了一條常駐線程，下邊我們來試著添加其他任務，除了之前創建的時候調用了run1方法，我們另外在點擊的時候調用run2方法。

那么，我們在touchesBegan中調用PerformSelector，從而實現在點擊屏幕的時候調用run2方法。Demo地址。具體代碼如下：

-?(void)touchesBegan:(NSSet<uitouch?*>?*)touches?withEvent:(UIEvent?*)event

{???

????//?利用performSelector，在self.thread的線程中調用run2方法執行任務

????[self?performSelector:@selector(run2)?onThread:self.thread?withObject:nil?waitUntilDone:NO];

}

-?(void)?run2

{

????NSLog(@"----run2------");

}</uitouch?*>

經過運行測試，除了之前打印的 ----run1-----，每當我們點擊屏幕，都能調用 ----run2------。

這樣我們就實現了常駐線程的需求。