iOS: RunLoop入门

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文章目录

• RunLoop
• • RunLoop 和 线程的关系
  • 为什么 RunLoop 能让线程休眠
  • RunLoop Mode (运行模式)
  • • • Timer 在滚动的时候会失效
    • NSRunLoopCommonModes
  • RunLoop 的 Source
  • Timer
  • Observer
  • RunLoop 一次完整运行过程
  • RunLoop 和 线程保活
  • • 为什么必须要有 `addPort`？
    • 没有 `addPort` 的情况：
    • 有 `addPort` 的情况：
  • RunLoop 与 performSelector
  • • 常见的几种形式：
  • RunLoop 与 GCD 区别

RunLoop

RunLoop 本质上是一个事件循环机制, 让线程在没有任务是休眠, 有事件时被唤醒并处理事件

普通线程：

– (void)threadMain {
NSLog(@"开始执行");

// 执行完
// 线程结束
}

如果希望线程一直存活：

while (YES) {
// 等待任务
}

这种方式会导致 CPU 空转。

RunLoop 解决的就是：

没有事件
↓
线程进入休眠
↓
有事件到来
↓
唤醒线程
↓
处理事件
↓
继续等待

所以可以把它理解成：

RunLoop = 线程的“事件调度中心” + 休眠/唤醒机制

RunLooP作用

• 保持线程 (尤其是主线程) 持续运行, 不退出
• 处理 App 中的各种事件 (触摸, Timer, performSelector, GCD主队列任务, 界面刷新)
• 节省CPU 资源: 有事做事, 无事休眠

RunLoop 和 线程的关系

一个线程对应一个RunLoop, 但不是说每个线程启动后都有一个已经运行的RunLoop,

主线程:

NSRunLoop* runLoop = [NSRunLoop mainRunLoop];

主线程的RunLoop会被系统自动启动

子线程则不同:

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"子线程");

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}];

[thread start];

如果不调用: [[NSRunLoop currentRunLoop] run];,那么子线程执行完任务之后就结束了

• 主线程的 RunLoop 在App启动时自动创建并执行
• 子线程默认没有RunLoop, 需要手动获取并启动 (否则线程执行完成任务就退出)

为什么 RunLoop 能让线程休眠

底层并不是简单的：

while (1)

而是：

RunLoop
↓
检查有没有事件
↓
有事件 → 处理
↓
没事件 → 让线程进入休眠
↓
Mach Port / Source / Timer 等事件到来
↓
系统唤醒线程

所以 RunLoop 的核心价值之一就是：

避免线程在没有任务的时候持续占用 CPU。

RunLoop的核心组成: Mode, Source, Timer, Observer

RunLoop Mode (运行模式)

RunLoop 并不是把所有的事件全部一起处理, 它通过Mode对事件进行分类

Mode：

常见的 Mode 有:

NSDefaultRunLoopMode
NSRunLoopCommonModes
UITrackingRunLoopMode

主线程的 RunLoop 是在 UIApplicationMain 内部自动创建并启动的 (最终调用CFRunLoop), 所以App可以一直运行

Timer 在滚动的时候会失效

例如:

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

默认Timer被加入 NSDefaultRunLoopMode

那么这时候有一个TableView, 在滑动TableView的时候, Timer就会失效

这是因为在UITableView上滑动的时候:

RunLoop
↓
进入 UITrackingRunLoopMode
↓
Default Mode 暂时不处理
↓
Timer 不触发

那么如何解决这个问题呢?

只需要将 Timer 加入到 NSRunLoopCommonModes 就可以解决这个问题

NSTimer *timer =
[NSTimer timerWithTimeInterval:1
target:self
selector:@selector(test)
userInfo:nil
repeats:YES];

[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer
forMode:NSRunLoopCommonModes];

NSRunLoopCommonModes

NSRunLoopCommonModes 不是一个独立运行的 Mode

它可以理解为 Mode集合, 包含多个Common Mode

当把 Timer 加入到 NSRunLoopCommonModes , 就是相当于就把 Timer 添加到当前RunLoop标记为 Common 的那些 Mode 中

RunLoop 的 Source

Source 是 RunLoop 的事件来源

常见可以分为:

Source 0

需要手动唤醒/处理的事件源

例如:

performSelector

这类机制可以和 Source 0 联系起来

Source 1

基于 Mach Port 等底层事件机制

例如:

触摸事件
IPC
系统事件

可以粗略理解为：

Source 1
↓
底层事件到达
↓
唤醒 RunLoop
↓
处理事件

Timer

NSTimer 也是RunLoop 的一个输入源, 这里需要注意的是: NSTimer 本身不是一个独立线程

例如:

NSTimer* timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval: 1
target: self
selector: @selector(sayHello)
userInfo: nil
repeats: YES];

Timer 是注册到 RunLoop 中

NSTimer
↓
RunLoop
↓
时间到了
↓
RunLoop 检查
↓
执行 selector

如果 RunLoop 不运行, NSTimer 就不会正常触发

– (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];

// 1. 创建一个 Timer，每隔 1 秒执行一次 tick 方法
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0
target:self
selector:@selector(tick)
userInfo:nil
repeats:YES];

for (int i = 0; i < 5; i++) {
sleep(1); // 休眠 1 秒，模拟重度计算
NSLog(@"正在计算… 第 %d 秒", i + 1);
}
}

– (void)tick {
NSLog(@"定时器触发！");
}

打印:

正在计算… 第 1 秒
正在计算… 第 2 秒
正在计算… 第 3 秒
正在计算… 第 4 秒
正在计算… 第 5 秒
定时器触发

从上面的代码运行结果可以观察到, 定时器事件在for循环结束之前没有触发

让我们看看 CPU 实际执行指令的顺序:

// ========== RunLoop 的伪代码 ==========
function CFRunLoopRun() {
while (true) { // ← RunLoop 的 while 循环
// 1. 检查 Timer
// 2. 检查 Source
// 3. 如果没有事件，休眠
// 4. 如果有事件，执行它

if (有事件需要处理) {
// 这里会调用你的代码
[target performSelector:action]; // ← 在这里调用了 viewDidLoad
// 你的代码执行完后，才继续下一轮循环
}
}
}

Observer

Observer 用来监听 RunLoop 的状态变化

例如:

RunLoop 即将进入
↓
处理 Timer
↓
处理 Source
↓
即将休眠
↓
被唤醒
↓
退出 RunLoop

可以通过CFRunLoopObserver 监听

常见状态:

kCFRunLoopEntry
kCFRunLoopBeforeTimers
kCFRunLoopBeforeSources
kCFRunLoopBeforeWaiting
kCFRunLoopAfterWaiting
kCFRunLoopExit

RunLoop 一次完整运行过程

RunLoop 开始
↓
BeforeTimers
↓
BeforeSources
↓
处理 Timer / Source
↓
是否还有事件？
↙ ↘
有 没有
↓ ↓
继续 BeforeWaiting
↓
休眠
↓
事件到达 / Timer 到期
↓
AfterWaiting
↓
处理事件
↓
循环

可以把它浓缩成：

进入
↓
处理事件
↓
没有事件
↓
休眠
↓
被唤醒
↓
处理事件
↓
循环

RunLoop 和 线程保活

比如创建一个常驻线程:

NSThread* thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{

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

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}];

NSThread* thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{ … }];

• 作用: 创建一个新的子线程对象
• initWithBlock: 告诉这个线程; “当启动时候,执行 Block 里面的代码”
• 此时,线程还没有启动, 知识准别好了

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

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

[NSRunLoop currentRunLoop]

• 获取当前线程的 RunLoop
• 因为这段代码写在 Block 里, 而 Block 会在子线程中执行, 所以这里拿到的是子线程的 RunLoop

[NSPort port]

• 创建一个 Port (端口)
• 可以把它理解成一个虚拟的 “信箱“, 有了这个信箱, RunLoop 就会认为: “我有东西要监听,不能退出”

add:forMode:

• 把上面的信箱加入到 RunLoop 中
• 作用: 给RunLoop添加一个永久有效的事件源, 让它有事可做, 不会空转退出

[thread start]

• 启动子线程
• 这时, 子线程开始执行 Block 里的代码

为什么必须要有 addPort？

这是一个极其关键的问题。

没有 addPort 的情况：

[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

• RunLoop 启动后，会检查自己有没有事件源（比如 Timer、Port、Observer）。
• 如果什么都没有，RunLoop 会认为：“我没事可做，没必要继续跑。”
• 于是，RunLoop 立即退出，子线程执行完所有代码，线程被销毁。

有 addPort 的情况：

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

• 添加 Port 后，RunLoop 发现：“我有一个 Port 要监听，我不能退出。”
• 于是，RunLoop 进入永久等待状态，线程永不销毁。

RunLoop 与 performSelector

performSelector 是 NSObject 提供的一系列方法，允许你延迟执行或在指定线程上执行某个方法。

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

常见的几种形式：

这个机制和目标线程的RunLoop 有密切关系

主线程
↓
performSelector
↓
目标线程 RunLoop
↓
唤醒
↓
执行 test

如果创建了一个子线程:

NSThread* thread = ...

但是如果没有正确启动它的 RunLoop:

[[NSRunloop currentRunLoop] run];

那么一些基于RunLoop的任务就有可能无法进行.

RunLoop 与 GCD 区别

GCD更偏向 任务调度

例如:

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
// 后台任务
});

关注 任务 -> Queue -> Thread

RunLoop 更偏向 事件循环

关注: 事件 -> RunLoop -> 处理 -> 休眠 -> 唤醒

两者不是互相替代的关系 ,GCD 和 RunLoop 在iOS 系统中是协同工作的