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剛剛開始學(xué)習(xí)IOS的時候，聽說過Runloop但是一直不知道是什么東西，如何使用，最近在學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，但是當我準備寫一篇最近的學(xué)習(xí)心得的時候。發(fā)現(xiàn)了一位大牛寫的文章，頓時放棄了自己總結(jié)的想法。但是這位大牛寫的文章中，對于Runloop的使用范例只列舉了AFNetworking中是如何使用的，所以我準備對Runloop的實際使用進行更多的舉例。

RunLoop 的概念
一般來講，一個線程一次只能執(zhí)行一個任務(wù)，執(zhí)行完成后線程就會退出。如果我們需要一個機制，讓線程能隨時處理事件但并不退出，通常的代碼邏輯是這樣的：

function loop() {
    initialize();
    do {
        var message = get_next_message();
        process_message(message);
    } while (message != quit);
}

這種模型通常被稱作 Event Loop。 Event Loop 在很多系統(tǒng)和框架里都有實現(xiàn)，比如 Node.js 的事件處理，比如 Windows 程序的消息循環(huán)，再比如 OSX/iOS 里的 RunLoop。實現(xiàn)這種模型的關(guān)鍵點在于：如何管理事件/消息，如何讓線程在沒有處理消息時休眠以避免資源占用、在有消息到來時立刻被喚醒。
所以，RunLoop 實際上就是一個對象，這個對象管理了其需要處理的事件和消息，并提供了一個入口函數(shù)來執(zhí)行上面 Event Loop 的邏輯。線程執(zhí)行了這個函數(shù)后，就會一直處于這個函數(shù)內(nèi)部 "接受消息->等待->處理" 的循環(huán)中，直到這個循環(huán)結(jié)束（比如傳入 quit 的消息），函數(shù)返回。
OSX/iOS 系統(tǒng)中，提供了兩個這樣的對象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。
CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架內(nèi)的，它提供了純 C 函數(shù)的 API，所有這些 API 都是線程安全的。
NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封裝，提供了面向?qū)ο蟮?API，但是這些 API 不是線程安全的。
CFRunLoopRef 的代碼是開源的，你可以在這里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/CF-855.17.tar.gz 下載到整個 CoreFoundation 的源碼。為了方便跟蹤和查看，你可以新建一個 Xcode 工程，把這堆源碼拖進去看。

RunLoop 與線程的關(guān)系
首先，iOS 開發(fā)中能遇到兩個線程對象: pthread_t 和 NSThread。過去蘋果有份文檔標明了 NSThread 只是 pthread_t 的封裝，但那份文檔已經(jīng)失效了，現(xiàn)在它們也有可能都是直接包裝自最底層的 mach thread。蘋果并沒有提供這兩個對象相互轉(zhuǎn)換的接口，但不管怎么樣，可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一對應(yīng)的。比如，你可以通過 pthread_main_np() 或 [NSThread mainThread] 來獲取主線程；也可以通過 pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 來獲取當前線程。CFRunLoop 是基于 pthread 來管理的。
蘋果不允許直接創(chuàng)建 RunLoop，它只提供了兩個自動獲取的函數(shù)：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。這兩個函數(shù)內(nèi)部的邏輯大概是下面這樣:

/// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 訪問 loopsDic 時的鎖
static CFSpinLock_t loopsLock;
  
/// 獲取一個 pthread 對應(yīng)的 RunLoop。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
    OSSpinLockLock(&loopsLock);
     
    if (!loopsDic) {
        // 第一次進入時，初始化全局Dic，并先為主線程創(chuàng)建一個 RunLoop。
        loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
        CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
    }
     
    /// 直接從 Dictionary 里獲取。
    CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
     
    if (!loop) {
        /// 取不到時，創(chuàng)建一個
        loop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
        /// 注冊一個回調(diào)，當線程銷毀時，順便也銷毀其對應(yīng)的 RunLoop。
        _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
    }
     
    OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
    return loop;
}
  
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}
  
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}

從上面的代碼可以看出，線程和 RunLoop 之間是一一對應(yīng)的，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，如果你不主動獲取，那它一直都不會有。RunLoop 的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時，RunLoop 的銷毀是發(fā)生在線程結(jié)束時。你只能在一個線程的內(nèi)部獲取其 RunLoop（主線程除外）。

RunLoop 的內(nèi)部邏輯
根據(jù)蘋果在文檔里的說明，RunLoop 內(nèi)部的邏輯大致如下:

1432798974517485.png

其內(nèi)部代碼整理如下（太長了不想看可以直接跳過去，后面會有說明）：

/// 用DefaultMode啟動
void CFRunLoopRun(void) {
    CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}
  
/// 用指定的Mode啟動，允許設(shè)置RunLoop超時時間
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {
    return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}
  
/// RunLoop的實現(xiàn)
int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {
     
    /// 首先根據(jù)modeName找到對應(yīng)mode
    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);
    /// 如果mode里沒有source/timer/observer, 直接返回。
    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;
     
    /// 1. 通知 Observers: RunLoop 即將進入 loop。
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);
     
    /// 內(nèi)部函數(shù)，進入loop
    __CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {
         
        Boolean sourceHandledThisLoop = NO;
        int retVal = 0;
        do {
  
            /// 2. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發(fā) Timer 回調(diào)。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);
            /// 3. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發(fā) Source0 (非port) 回調(diào)。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);
            /// 執(zhí)行被加入的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
             
            /// 4. RunLoop 觸發(fā) Source0 (非port) 回調(diào)。
            sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);
            /// 執(zhí)行被加入的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
  
            /// 5. 如果有 Source1 (基于port) 處于 ready 狀態(tài)，直接處理這個 Source1 然后跳轉(zhuǎn)去處理消息。
            if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {
                Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)
                if (hasMsg) goto handle_msg;
            }
             
            /// 通知 Observers: RunLoop 的線程即將進入休眠(sleep)。
            if (!sourceHandledThisLoop) {
                __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
            }
             
            /// 7. 調(diào)用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。線程將進入休眠, 直到被下面某一個事件喚醒。
            /// ? 一個基于 port 的Source 的事件。
            /// ? 一個 Timer 到時間了
            /// ? RunLoop 自身的超時時間到了
            /// ? 被其他什么調(diào)用者手動喚醒
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {
                mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg
            }
  
            /// 8. 通知 Observers: RunLoop 的線程剛剛被喚醒了。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);
             
            /// 收到消息，處理消息。
            handle_msg:
  
            /// 9.1 如果一個 Timer 到時間了，觸發(fā)這個Timer的回調(diào)。
            if (msg_is_timer) {
                __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())
            } 
  
            /// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，執(zhí)行block。
            else if (msg_is_dispatch) {
                __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
            } 
  
            /// 9.3 如果一個 Source1 (基于port) 發(fā)出事件了，處理這個事件
            else {
                CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);
                sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);
                if (sourceHandledThisLoop) {
                    mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);
                }
            }
             
            /// 執(zhí)行加入到Loop的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
             
  
            if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
                /// 進入loop時參數(shù)說處理完事件就返回。
                retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
            } else if (timeout) {
                /// 超出傳入?yún)?shù)標記的超時時間了
                retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
            } else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {
                /// 被外部調(diào)用者強制停止了
                retVal = kCFRunLoopRunStopped;
            } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {
                /// source/timer/observer一個都沒有了
                retVal = kCFRunLoopRunFinished;
            }
             
            /// 如果沒超時，mode里沒空，loop也沒被停止，那繼續(xù)loop。
        } while (retVal == 0);
    }
     
    /// 10. 通知 Observers: RunLoop 即將退出。
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}

可以看到，實際上 RunLoop 就是這樣一個函數(shù)，其內(nèi)部是一個 do-while 循環(huán)。當你調(diào)用 CFRunLoopRun() 時，線程就會一直停留在這個循環(huán)里；直到超時或被手動停止，該函數(shù)才會返回。

Run Loop Modes

理解
Run Loop Mode就是流水線上支持生產(chǎn)的產(chǎn)品類型，流水線在一個時刻只能在一種模式下運行，生產(chǎn)某一類型的產(chǎn)品。消息事件就是訂單。

Cocoa定義了四中Mode

Default：NSDefaultRunLoopMode，默認模式，在Run Loop沒有指定Mode的時候，默認就跑在Default Mode下
Connection：NSConnectionReplyMode，用來監(jiān)聽處理網(wǎng)絡(luò)請求NSConnection的事件
Modal：NSModalPanelRunLoopMode，OS X的Modal面板事件
Event tracking：UITrackingRunLoopMode，拖動事件
Common mode：NSRunLoopCommonModes，是一個模式集合，當綁定一個事件源到這個模式集合的時候就相當于綁定到了集合內(nèi)的每一個模式

RunLoop可以通過[acceptInputForMode:beforeDate:]和[runMode:beforeDate:]來指定在一段時間內(nèi)的運行模式。如果不指定的話，RunLoop默認會運行在Default下（不斷重復(fù)調(diào)用runMode:NSDefaultRunLoopMode beforDate:）

在主線程啟動一個計時器Timer，然后拖動UITableView或者UIScrollView，計時器不執(zhí)行。這是因為，為了更好的用戶體驗，在主線程中Event tracking模式的優(yōu)先級最高。在用戶拖動控件時，主線程的Run Loop是運行在Event tracking Mode下，而創(chuàng)建的Timer是默認關(guān)聯(lián)為Default Mode，因此系統(tǒng)不會立即執(zhí)行Default Mode下接收的事件。解決方法：

NSTimer * timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0
                                                   target:self
                                                 selector:@selector(timerFireMethod:)
                                                 userInfo:nil
                                                  repeats:YES];
                                                  
[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes]; 
//或 
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

[timer fire];

Run Loop特性

主線程的RunLoop在應(yīng)用啟動的時候就會自動創(chuàng)建
其他線程則需要在該線程下自己啟動
不能自己創(chuàng)建RunLoop
RunLoop并不是線程安全的，所以需要避免在其他線程上調(diào)用當前線程的RunLoop
RunLoop負責管理autorelease pools
RunLoop負責處理消息事件，即輸入源事件和計時器事件

Run Loop應(yīng)用實踐（一）

在一定時間內(nèi)監(jiān)聽某種事件，或執(zhí)行某種任務(wù)的線程
如下代碼，在30分鐘內(nèi)，每隔30s執(zhí)行onTimerFired:。這種場景一般會出現(xiàn)在，如我需要在應(yīng)用啟動之后，在一定時間內(nèi)持續(xù)更新某項數(shù)據(jù)。

@autoreleasepool {
    NSRunLoop * runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    NSTimer * udpateTimer = [NSTimer timerWithTimeInterval:30
                                                    target:self
                                                  selector:@selector(onTimerFired:)
                                                  userInfo:nil
                                                   repeats:YES];
    [runLoop addTimer:udpateTimer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    [runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:60*30]];
}

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

        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
         // 這里主要是監(jiān)聽某個 port，目的是讓這個 Thread 不會回收
        [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;
}

創(chuàng)建常駐線程，執(zhí)行一些會一直存在的任務(wù)。該線程的生命周期跟App相同
@autoreleasepool {
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
}

文章中設(shè)計到的代碼已經(jīng)上傳至github上

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