RunLoop 总结：RunLoop的应用场景（一）

参考资料

好的书籍都是值得反复看的，那好的文章，好的资料也值得我们反复看。我们在不同的阶段来相同的文章或资料或书籍都能有不同的收获，那它就是好文章，好书籍，好资料。
关于iOS 中的RunLoop资料非常的少，以下这些资料都是非常好的。

• CF框架源码（这是一份很重要的源码，可以看到CF框架的每一次迭代，我们可以下载最新的版本来分析，或与以下文章对比学习。目前最新的是CF-1153.18.tar.gz）
• RunLoop官方文档(学习iOS的任何技术，官方文档都是入门或深入的极好手册；我们也可以在Xcode—>Help—>Docementation and API Reference —>搜索RunLoop—> Guides（59）—>《Threading Programming Guide:Run Loops》这篇即是）
• 深入理解RunLoop(不要看到右边滚动条很长，其实文章占篇幅2/5左右，下面有很多的评论，可见这篇文章的火热)
• RunLoop个人小结 (这是一篇总结的很通俗容易理解的文章)
• sunnyxx线下分享RunLoop(这是一份关于线下分享与讨论RunLoop的视频，备用地址：https://pan.baidu.com/s/1pLm4Vf9）
• iPhonedevwiki中的CFRunLoop(commonModes中其实包含了三种Mode，我们通常知道两种，还有一种是啥，你知道么？)
• 维基百科中的Event loop（可以看看这篇文章了解一下事件循环）

说明

因为RunLoop 里有很多新的平时基本很难接触到的概念或者对象，所以如果从RunLoop是啥，里面包含啥，为什么是这样讲起，难免太迷茫，太晦涩难懂。大多数关于RunLoop 的文章也是从基础讲起的，文章也比较长，可能看了三分之一，就已经懵了，没了技术看下去的动力。所以我决定先从RunLoop的使用场景和用法讲起，看到了一些用法和现象，再去看它的实现就要容易理解的多了。
文章中的示例代码，我会在文章末提供一个关于RunLoop的示例Demo。

RunLoop的使用场景

下面介绍一下，可以使用RunLoop的几个使用场景(本想一篇写完，无奈一个使用场景就让文章很长了，还是分几篇来讲吧)。

1.保证线程的长时间存活

在iOS开发过程中，有时候我们不希望一些花费时间比较长的操作阻塞主线程，导致界面卡顿，那么我们就会创建一个子线程，然后把这些花费时间比较长的操作放在子线程中来处理。可是当子线程中的任务执行完毕后，子线程就会被销毁掉。
* 怎么来验证上面这个结论呢？*
首先，我们创建一个HLThread类，继承自NSThread，然后重写dealloc 方法。

@interface HLThread : NSThread

@end

@implementation HLThread

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s",__func__);
}

@end

然后，在控制器中用HLThread创建一个线程，执行一个任务，观察任务执行完毕后，线程是否被销毁。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 1.测试线程的销毁
    [self threadTest];
}

- (void)threadTest
{
    HLThread *subThread = [[HLThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(subThreadOpetion) object:nil];
    [subThread start];
}

- (void)subThreadOpetion
{
    @autoreleasepool {
        NSLog(@"%@----子线程任务开始",[NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
        NSLog(@"%@----子线程任务结束",[NSThread currentThread]);
    }
}

控制台输出的结果如下：

2016-12-01 16:44:25.559 RunLoopDemo[4516:352041] <HLThread: 0x608000275680>{number = 4, name = (null)}----子线程任务开始
2016-12-01 16:44:28.633 RunLoopDemo[4516:352041] <HLThread: 0x608000275680>{number = 4, name = (null)}----子线程任务结束
2016-12-01 16:44:28.633 RunLoopDemo[4516:352041] -[HLThread dealloc]

当子线程中的任务执行完毕后，线程就被立刻销毁了。如果程序中，需要经常在子线程中执行任务，频繁的创建和销毁线程，会造成资源的浪费。这时候我们就可以使用RunLoop来让该线程长时间存活而不被销毁。

我们将上面的示例代码修改一下，修改后的代码过程为，创建一个子线程，当子线程启动后，启动runloop，点击视图，会在子线程中执行一个耗时3秒的任务（其实就是让线程睡眠3秒）。

修改后的代码如下：

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 1.测试线程的销毁
    [self threadTest];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self performSelector:@selector(subThreadOpetion) onThread:self.subThread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

- (void)threadTest
{
    HLThread *subThread = [[HLThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(subThreadEntryPoint) object:nil];
    [subThread setName:@"HLThread"];
    [subThread start];
    self.subThread = subThread;
}

/**
 子线程启动后，启动runloop
 */
- (void)subThreadEntryPoint
{
    @autoreleasepool {
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        //如果注释了下面这一行，子线程中的任务并不能正常执行
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];
        NSLog(@"启动RunLoop前--%@",runLoop.currentMode);
        [runLoop run];
    }
}

/**
 子线程任务
 */
- (void)subThreadOpetion
{
    NSLog(@"启动RunLoop后--%@",[NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
    NSLog(@"%@----子线程任务开始",[NSThread currentThread]);
    [NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
    NSLog(@"%@----子线程任务结束",[NSThread currentThread]);
}

@end

先看控制台输出结果：

2016-12-01 17:22:44.396 RunLoopDemo[4733:369202] 启动RunLoop前--(null)
2016-12-01 17:22:49.285 RunLoopDemo[4733:369202] 启动RunLoop后--kCFRunLoopDefaultMode
2016-12-01 17:22:49.285 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务开始
2016-12-01 17:22:52.359 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务结束
2016-12-01 17:22:55.244 RunLoopDemo[4733:369202] 启动RunLoop后--kCFRunLoopDefaultMode
2016-12-01 17:22:55.245 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务开始
2016-12-01 17:22:58.319 RunLoopDemo[4733:369202] <HLThread: 0x60000027cb40>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务结束

有几点需要注意：
1.获取RunLoop只能使用 [NSRunLoop currentRunLoop] 或 [NSRunLoop mainRunLoop];
2.即使RunLoop开始运行，如果RunLoop 中的 modes 为空，或者要执行的mode里没有item，那么RunLoop会直接在当前loop中返回，并进入睡眠状态。
3.自己创建的Thread中的任务是在kCFRunLoopDefaultMode这个mode中执行的。
4.在子线程创建好后，最好所有的任务都放在AutoreleasePool中。

注意点一解释
RunLoop官方文档中的第二段中就已经说明了，我们的应用程序并不需要自己创建RunLoop，而是要在合适的时间启动runloop。
CF框架源码中有CFRunLoopGetCurrent(void) 和 CFRunLoopGetMain(void),查看源码可知，这两个API中，都是先从全局字典中取，如果没有与该线程对应的RunLoop，那么就会帮我们创建一个RunLoop（创建RunLoop的过程在函数_CFRunLoopGet0(pthread_t t)中）。

注意点二解释
这一点，可以将示例代码中的[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];，可以看到注释掉后，无论我们如何点击视图，控制台都不会有任何的输出，那是因为mode 中并没有item任务。经过NSRunLoop封装后，只可以往mode中添加两类item任务：NSPort（对应的是source）、NSTimer，如果使用CFRunLoopRef,则可以使用C语言API,往mode中添加source、timer、observer。
如果不添加 [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];，我们把runloop的信息输出，可以看到：

如果我们添加上[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSRunLoopCommonModes];,再把RunLoop的信息输出，可以看到：

注意点三解释
怎么确认自己创建的子线程上的任务是在kCFRunLoopDefaultMode这个mode中执行的呢？
我们只需要在执行任务的时候，打印出该RunLoop的currentMode即可。
因为RunLoop执行任务是会在mode间切换，只执行该mode上的任务，每次切换到某个mode时，currentMode就会更新。源码请下载：CF框架源码
CFRunLoopRun()方法中会调用CFRunLoopRunSpecific()方法，而CFRunLoopRunSpecific()方法中有这么两行关键代码：

CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
......这中间还有好多逻辑代码
CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
rl->_currentMode = currentMode;
...... 这中间也有一堆的逻辑
rl->_currentMode = previousMode;

我测试后，控制台输出的是：

2016-12-02 11:09:47.909 RunLoopDemo[5479:442560] 启动RunLoop后--kCFRunLoopDefaultMode
2016-12-02 11:09:47.910 RunLoopDemo[5479:442560] <HLThread: 0x608000270a80>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务开始
2016-12-02 11:09:50.984 RunLoopDemo[5479:442560] <HLThread: 0x608000270a80>{number = 4, name = HLThread}----子线程任务结束

注意点四解释
关于AutoReleasePool的官方文档中有提到：

If you spawn a secondary thread.
You must create your own autorelease pool block as soon as the thread begins executing; 
otherwise, your application will leak objects. (See Autorelease Pool Blocks and Threads for details.)

Each thread in a Cocoa application maintains its own stack of autorelease pool blocks. 
If you are writing a Foundation-only program or if you detach a thread, you need to create your own autorelease pool block.
If your application or thread is long-lived and potentially generates a lot of autoreleased objects, 
you should use autorelease pool blocks (like AppKit and UIKit do on the main thread); 
otherwise, autoreleased objects accumulate and your memory footprint grows. 
If your detached thread does not make Cocoa calls, you do not need to use an autorelease pool block.

AFNetworking中的RunLoop案例

在AFNetworking 2.6.3之前的版本，使用的还是NSURLConnection，可以在AFURLConnectionOperation中找到使用RunLoop的源码：

+ (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;
}

AFNetworking都是通过调用 [NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中。

- (void)start {
    [self.lock lock];
    if ([self isCancelled]) {
        [self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    } else if ([self isReady]) {
        self.state = AFOperationExecutingState;
        [self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    }
    [self.lock unlock];
}

我们在使用NSURLConnection 或者NSStream时，也需要考虑到RunLoop问题，因为默认情况下这两个类的对象生成后，都是在当前线程的NSDefaultRunLoopMode模式下执行任务。如果是在主线程，那么就会出现滚动ScrollView以及其子视图时，主线程的RunLoop切换到UITrackingRunLoopMode模式，那么NSURLConnection或者NSStream的回调就无法执行了。

要解决这个问题，有两种方式：
第一种方式是创建出NSURLConnection对象或者NSStream对象后，再调用 - (void)scheduleInRunLoop:(NSRunLoop *)aRunLoop forMode:(NSRunLoopMode)mode,设置RunLoopMode即可。需要注意的是NSURLConnection必须使用其初始化构造方法- (nullable instancetype)initWithRequest:(NSURLRequest *)request delegate:(nullable id)delegate startImmediately:(BOOL)startImmediately来创建对象，设置Mode才会起作用。

第二种方式，就是所有的任务都在子线程中执行，并保证子线程的RunLoop正常运行即可（即上面AFNetworking的做法，因为主线程的RunLoop切换到UITrackingRunLoopMode，并不影响其他线程执行哪个mode中的任务，计算机CPU是在每一个时间片切换到不同的线程去跑一会，呈现出的多线程效果）。

文中的示例代码都来自：RunLoopDemos中的RunLoopDemo01