RunLoop | YVTU

基本概念

在iOS和macOS中，RunLoop是一个循环机制，用于管理线程中的事件处理。当一个线程启动后，系统会为其创建一个RunLoop，它会不断地运行、检查和处理事件。如果没有事件需要处理，RunLoop会让线程进入休眠状态，从而节省系统资源。

获取当前线程的RunLoop

1	NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];

这段代码获取了当前线程的RunLoop实例。对于主线程，这是系统自动创建的；对于后台线程，通常需要手动启动RunLoop。

RunLoop 的主要任务是：

处理事件和消息：处理来自各种输入源的事件，例如触摸事件、网络事件等。
调度定时任务：处理定时器触发的任务。
保持线程活跃：确保线程在有任务时不会空闲而关闭。

运行模式

RunLoop可以在多种模式下运行，最常用的是kCFRunLoopDefaultMode（默认模式）和UITrackingRunLoopMode（UI跟踪模式）。RunLoop在不同模式下处理不同类型的事件。

在不同模式下添加Timer

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerFired:) userInfo:nil repeats:YES];
// 将Timer添加到RunLoop的默认模式中
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
// 将Timer添加到RunLoop的UI跟踪模式中
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

上面代码展示了如何在RunLoop的不同模式下添加Timer。这意味着Timer在这两种模式下都会被执行。

事件源

RunLoop通过事件源（Source）来获取并处理事件。事件源主要分为输入源（Input Source）和定时源（Timer Source）。输入源主要用于处理异步事件，如用户输入、网络请求等；定时源则用于处理定时事件，如NSTimer。

自定义RunLoop输入源

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CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, &myRunLoopSourcePerformRoutine};
CFRunLoopSourceRef runLoopSource = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), runLoopSource, kCFRunLoopDefaultMode);

在这个例子中，我们创建了一个自定义的RunLoop输入源，并将其添加到默认模式的RunLoop中。自定义的事件源允许我们处理自定义的事件。

事件处理

在RunLoop的每一次循环中，都会处理事件队列中的事件。RunLoop通过检查事件源来决定是否有需要处理的事件。如果有，它会调用对应的处理函数来处理该事件；如果没有，则进入休眠状态。

处理RunLoop事件的示例代码

void myRunLoopSourcePerformRoutine(void *info) {
    // 处理自定义事件的逻辑
    NSLog(@"RunLoop事件已处理");
}

// 自定义事件源上下文
CFRunLoopSourceContext context = {0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, &myRunLoopSourcePerformRoutine};
CFRunLoopSourceRef runLoopSource = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);

// 将事件源添加到RunLoop
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), runLoopSource, kCFRunLoopDefaultMode);

在这段代码中，myRunLoopSourcePerformRoutine函数用于处理RunLoop事件源中的事件。当有事件需要处理时，RunLoop会调用这个函数。

线程管理中的应用

在后台线程中，RunLoop通常不会自动启动。如果我们希望一个后台线程持续运行，并且能够响应事件，就需要手动启动RunLoop。

在后台线程中启动RunLoop

- (void)startBackgroundTask {
    NSThread *backgroundThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runBackgroundRunLoop) object:nil];
    [backgroundThread start];
}

- (void)runBackgroundRunLoop {
    NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [runLoop run];
}
``
上面代码创建了一个后台线程，并在其中启动了RunLoop。通过添加一个NSMachPort对象，RunLoop能够保持活跃，并处理来自其他线程的事件。

## 常见使用场景

RunLoop在iOS开发中有广泛的应用场景，如处理长时间运行的任务、管理定时器和网络请求、实现复杂的UI响应逻辑等。例如，在后台下载任务中，RunLoop可以帮助保持线程的活跃，以确保下载过程不会中断。

创建一个 RunLoop 并添加一个定时器来保持线程的活动状态：
```objc
#import <Foundation/Foundation.h>

void timerCallback(CFRunLoopTimerRef timer, void *info) {
    NSLog(@"Timer fired!");
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        // 创建一个新的 RunLoop
        CFRunLoopRef runLoop = CFRunLoopGetCurrent(); // 通过 `CFRunLoopGetCurrent()` 获取当前线程的 `RunLoop` 实例。
        
        // 创建一个定时器
        CFRunLoopTimerContext context = {0};
        // 使用 `CFRunLoopTimerCreate` 创建一个定时器，设置它在 1 秒后触发，并每秒重复触发一次。
        CFRunLoopTimerRef timer = CFRunLoopTimerCreate(kCFAllocatorDefault, 
                                                        CFAbsoluteTimeGetCurrent() + 1.0, 
                                                        1.0, 
                                                        0, 
                                                        0, 
                                                        timerCallback, 
                                                        &context);
        
        // 通过 `CFRunLoopAddTimer` 将定时器添加到 `RunLoop` 中，使其能够在 RunLoop 中运行。
        CFRunLoopAddTimer(runLoop, timer, kCFRunLoopCommonModes);
        
        // 使用 `CFRunLoopRun` 启动 `RunLoop`。这将使线程进入等待状态，直到事件触发（如定时器触发）。
        NSLog(@"RunLoop started...");
        CFRunLoopRun();
        
        // 在 RunLoop 停止后移除定时器并释放资源。
        CFRunLoopRemoveTimer(runLoop, timer, kCFRunLoopCommonModes);
        CFRelease(timer);
    }
    return 0;
}

RunLoop 源码结构

RunLoop 的主要组件有输入源（Input Sources）、运行模式（RunLoop Modes）和任务队列（Tasks Queue）。

输入源包括用于处理来自 Mach 消息的事件的端口。用于处理定时器事件的定时器。RunLoop 支持不同的运行模式，每个模式可以处理不同的事件类型。例如，NSDefaultRunLoopMode 和 UITrackingRunLoopMode。任务队列存储待处理的任务，如定时器、事件等。

RunLoop 源码可以在 iOS 的底层系统库中找到。RunLoop 的实现涉及多个组件和文件。以下是一些关键部分的解析：

在 Core Foundation 框架中，CFRunLoop 是 RunLoop 的核心实现。以下是 CFRunLoop 的定义和主要功能：

// CFRunLoop.h
typedef struct __CFRunLoop * CFRunLoopRef;

// CFRunLoop.c
struct __CFRunLoop {
    CFRuntimeBase _base;
    CFMutableSetRef _modes;
    CFRunLoopModeRef _currentMode;
    CFMutableSetRef _sources0;
    CFMutableSetRef _sources1;
    CFMutableSetRef _observers;
    CFMutableSetRef _timers;
    // 其他成员变量
};

_modes：存储 RunLoop 的运行模式。
_currentMode：当前的运行模式。
_sources0 和 _sources1：存储不同类型的输入源。
_observers：存储观察者，处理特定的事件。
_timers：存储定时器，处理定时任务。

主要函数：

CFRunLoopRun：启动 RunLoop，并进入主循环。

void CFRunLoopRun(void) {
    // 省略其他代码
    while (!loopShouldExit) {
        // 处理事件和任务
        CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode();
        CFRunLoopPerformTasksForMode(mode);
        // 检查是否需要退出
    }
}

CFRunLoopPerformTasksForMode：执行当前模式下的任务。

void CFRunLoopPerformTasksForMode(CFRunLoopMode mode) {
    // 处理输入源
    CFRunLoopSourcePerformTasks(mode->_sources);
    // 处理定时器
    CFRunLoopTimerPerformTasks(mode->_timers);
    // 处理观察者
    CFRunLoopObserverPerformTasks(mode->_observers);
}