【iOS】NSRunLoop

Magnetic_h2025-08-25 14:51

目录

概念

RunLoop与线程的关系

Runloop对外的接口

CFRunLoopSourceRef

Source0

Source1

CFRunLoopTimer

CFRunLoopObserver

RunLoop的Mode

应用场景

Runloop的内部逻辑

Runloop应用

tableView延迟加载图片，保证流畅

Timer不被ScrollView的滑动影响

AFNetworking

​编辑

PerformSelecter

概念

一般来讲线程一次只能执行一个任务，执行完后就会退出，我们现在想实现一个功能：线程一直在处理事件并且不会退出，这就是我们Runloop的作用。其实很像runloop的名字所表示的，绕着一个圈圈一直跑。

要实现runloop这种模型一个关键点就是怎么样去管理事件/消息，让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒

runloop就是一个可以管理需要处理的消息与事件的一个对象，CFRunLoopRef 可以理解为在 CoreFoundation 框架内的NSRunLoop，它提供了纯 C 函数的 API，但是它的API都是线程安全的，而NSRunLoop却不是线程安全的

RunLoop与线程的关系

基本上所有的线程操作的底层都是对pthread_t的封装

而关于RunLoop和线程，苹果不允许直接创建Runloop，它只提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()

CFRunLoopGetMain的实现如下：

这当中用到了函数**_CFRunLoopGet0**，其实现如下：

objectivec 复制代码 
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    //如果t不存在，则标记为主线程（即默认情况，默认是主线程）
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
  t = pthread_main_thread_np();
    }
    __CFLock(&loopsLock);
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
    //创建全局字典，标记为kCFAllocatorSystemDefault
  CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
    //通过主线程 创建主运行循环
  CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
    //利用dict，进行key-value绑定操作，即可以说明，线程和runloop是一一对应的
    // dict : key value
  CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
  if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
      CFRelease(dict);
  }
  CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    //通过其他线程获取runloop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
    if (!loop) {
    //如果没有获取到，则新建一个运行循环
  CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
  loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
  if (!loop) {
        //将新建的runloop 与 线程进行key-value绑定
      CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
      loop = newLoop;
  }
        // don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
        __CFUnlock(&loopsLock);
  CFRelease(newLoop);
    }
    if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
        _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
        if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
        }
    }
    return loop;
}

从上面的代码可以看出，线程和 RunLoop 之间是一一对应 的，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里 线程刚创建时并没有runloop，我们需要主动获取，系统才会自动帮我们创建runloop并加到字典中

Runloop对外的接口

通过前两个函数我们可以分别获得当前线程的CFRunLoop对象和主线程的CFRunLoop对象，但是只是获得了，如果想要让Runloop运行起来，就还需要一些别的操作。首先先看一下runloop的一些具体结构

在CoreFoundation里面关于RunLoop有5个类：

  • CFRunLoopRef

  • CFRunLoopModeRef

  • CFRunLoopSourceRef

  • CFRunLoopTimerRef

  • CFRunLoopObserverRef

一个Runloop可以包含多个Mode，CFRunLoopModeRef类没有对外暴露，只是通过CFRunLoopRef 的接口进行了封装，他们的关系如下：

可以看到每个model中包含了Source/Timer/Observer的集合，每次调用RunLoop的主函数时，只能指定其中一个Mode ，这个Mode被称作CurrentMode，如果要切换Mode，必须退出Loop，再重新指定一个Mode进入，这样做可以分隔开不同组的Source/TImer/Observer，避免互相影响

接下来我们分别来看看Source/Timer/Observer这三种结构，首先是Source

CFRunLoopSourceRef

CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0 和 Source1。两个的区别主要是RunLoop事件源的不同：

  • Source0：处理非基于端口的事件（如程序内部自定义的事件）

  • Source1：处理基于端口的事件（如来自内核的Mach端口信息）

Source0 需要手动标记（CFRunLoopSourceSignal）并唤醒 RunLoop 才能触发，而 Source1 会自动唤醒 RunLoop。

需要明确一个概念，RunLoop主要用来处理异步事件，如用户输入、定时器触发、网络响应等 ，这些事件通常被封装成事件源，然后由RunLoop在适当的时机调度和处理。

Source0

Source0 只包含了一个回调（函数指针），它并不能主动触发事件

使用时，先调用CFRunLoopSourceSignal(source0)将 Source 标记为待处理，然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop，让其处理这个事件

objectivec 复制代码 
// 假设有一个方法，用于处理按钮点击
- (void)buttonClicked {
    // 手动触发RunLoop的Source0
    CFRunLoopSourceSignal(source0);
    CFRunLoopWakeUp(CFRunLoopGetCurrent()); // 唤醒RunLoop来处理事件
}
​
// 配置Source0
- (void)setupSource0 {
    CFRunLoopSourceContext context = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, &callout};
    source0 = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source0, kCFRunLoopDefaultMode);
}
​
// Source0的回调函数
void callout(void *info) {
    NSLog(@"Source0 event triggered.");
}

Source1

Source1 包含了一个 mach_port 和一个回调（函数指针），被用于通过内核和其他线程相互发送消息。这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程。

objectivec 复制代码 
// 配置Source1
- (void)setupSource1 {
    CFRunLoopSourceContext1 context = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, &perform, NULL};
    CFMessagePortRef localPort = CFMessagePortCreateLocal(kCFAllocatorDefault, CFSTR("com.example.app.port"), &callback, &context, false);
    CFRunLoopSourceRef source1 = CFMessagePortCreateRunLoopSource(kCFAllocatorDefault, localPort, 0);
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source1, kCFRunLoopCommonModes);
}
​
// Source1的回调函数
CFDataRef callback(CFMessagePortRef local, SInt32 msgid, CFDataRef data, void *info) {
    NSLog(@"Received message: %d", msgid);
    return NULL;
}
​
// Source1的事件执行
void perform(void *info) {
    NSLog(@"Performing work in response to external event.");
}

使用场景： • 处理来自其他进程的数据或信号。 • 监听系统级事件或网络事件。

CFRunLoopTimer

这是一个基于时间的触发器，包含一个时间长度和一个回调，当其加入到 RunLoop 时，RunLoop会注册对应的时间点，当时间点到时，RunLoop会被唤醒以执行那个回调。

CFRunLoopObserver

这是用来监视和相应RunLoop的特定活动的一种对象，通过 CFRunLoopObserver，开发者可以在 RunLoop 的不同阶段插入自定义的代码来执行特定的任务

可以观测的时间点有以下几个：

我们在上面讲的 Source/Timer/Observer 被统称为 mode item，一个item被重复添加到同一个mode时不会多次执行，但是如果一个mode中一个item都没有，runloop会自动退出，不会进出循环

RunLoop的Mode

刚才在上文讲了mode item，modeitem是被加到mode中的，我们现在讲一下Runloop的Mode

这里有个概念叫CommonModes ，一个Mode可以把自己标记成"Common "属性（通过将其 ModeName 添加到 RunLoop 的 "commonModes" 中），每当Runloop的内容发生变化时，RunLoop 都会自动将 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 Common标记的所有Mode里。

应用场景

比如说之前写项目时经常遇到的那个滑动时计数器停止计时的问题，用这个点就可以回答：

主线程的Runloop中有两个预置的Mode:

kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode

DefalutMode是App平时所处的状态，TrackingMode是当滑动时所处的状态，当我们创建NSTimer添加到DefalutMode中，Timer会得到重复回调，但是当我们滚动我们的TableView时，Runloop会切换Mode，由DefalutMode切换为TrackingMode，此时Timer会停止同时不会进行回调，也不会影响到滑动的操作

这时想让滑动时NSTimer可以继续运作的话，有两个方法：

  • 一种方法就是将Timer分别加入到两个Mode

  • 另一种方法就是将NSTimer加到最顶层的RunLoop 的 commonModeItems，加入后的ModeItems类型会被Runloop加到具有common属性的Mode中去，也就是直接将Timer同时加到defaultMode与TrackMode中去

iOS中有5种Mode：

苹果公开的三种有：

  • NSDefaultRunLoopMode(kCFRunloopDefaultMode):默认状态，app通常在这个mode下运行

  • UITrackingRunLoopMode:界面跟踪mode（例如滑动scrollview时不被其他mode影响）

  • NSRunLoopCommonModes(kCFRunLoopCommonModes):是 前两个mode的集合，可以把自定义mode用CFRunLoopAddCommonMode函数加入到集合中

还有两种只需了解：

  • GSEventReceiveRunLoopMode:接收系统内部mode，通常用不到

  • UIInitializationRunLoopMode:私有，只在app启动时使用，使用完就不在集合中了

Runloop的内部逻辑

Runloop的逻辑有一张非常经典的图：

Runloop应用

tableView延迟加载图片，保证流畅

在快速滑动tableView时，滑动过的图片会一直加载，但滑动过的图片都不是我们想要呈现的图片，如果加载就浪费CPU资源，用RunLoop就可以避免滑动时加载图片

给ImgaeView的加载图片的方法指定只有在DefalutMode下才能加载，滑动时不加载图片

objectivec 复制代码 
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@"imgName.png"] afterDelay:0 inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

Timer不被ScrollView的滑动影响

上面其实已经讲过这个问题了，除了刚才提到的两个方法，还有一种方法：

用GCD创建定时器，它不会受到RunLoop影响

AFNetworking

在多线程中，线程执行完任务就会退出，那么如果需要反复执行任务的话，就会频繁地创建与销毁线程，这样不仅效率低下，还增加了系统的开销，因此如果有一个常驻线程来处理这些任务就可以避免这种情况。

一个RunLoop中如果没有Observer/Timer/Source等items，Runloop会自动退出，因此我们创建一个空的port发送消息给Runloop，以至于Runloop不会退出而是一直常驻

PerformSelecter

当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后，其内部会自动创建一个Timer加到Runloop中，当时间到了执行回调，如果当前线程没有Runloop，此方法也会失效

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