之前關于RunLoop只知道一點，最近花時間重新系統的學習了一下，以下是我的學習筆記及總結。有不足的部分，望大佬不吝賜教。

1.RunLoop 概念

計算機處理任務有進程和線程的概念，而在iOS中一個App只能開啟一個進程，但是線程可以開啟多個。一般來講，一個線程一次只能執行一個任務，執行完成后線程就會退出。

當我們需要一個常駐線程，可以讓線程在需要做事的時候忙起來，不需要的話就讓線程休眠，可以這樣做：

do {//獲取消息//處理消息 } while (消息 ！= 退出) 復制代碼

上面的這種循環模型被稱作 Event Loop。Event Loop 在很多系統和框架里都有實現，如 Windows 程序的消息循環、OSX/iOS 里的 RunLoop。

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來執行上面 Event Loop 的邏輯。線程執行了這個函數后，就會一直處于這個函數內部 “接受消息->等待->處理” 的循環中，直到這個循環結束（比如傳入 quit 的消息），函數返回。

OSX/iOS 系統中，提供了兩個這樣的對象： NSRunLoop 和 CFRunLoopRef

• CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架內的，它提供了純 C 函數的 API，所有這些 API 都是線程安全的。
• NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封裝，提供了面向對象的 API，但是這些 API 不是線程安全的。

2.RunLoop基本作用

• 1.使程序一直運行并接受用戶輸入 程序一啟動就會開一個主線程，主線程一開起來就會跑一個主線程對應的RunLoop，RunLoop保證主線程不會被銷毀，也就保證了程序的持續運行。
• 2.決定程序在何時應該處理哪些Event 比如：觸摸事件，定時器事件，Selector事件等
• 3.節省CPU時間 程序運行起來時，什么操作都沒有做的時候，RunLoop就告訴CPU，現在沒有事情做，我要去休息，這時CPU就會將其資源釋放出來去做其他的事情，當有事情做的時候RunLoop就會立馬起來去做事情

3.RunLoop與線程

蘋果不允許直接創建RunLoop，但是可以通過[NSRunLoop currentRunLoop]或者CFRunLoopGetCurrent()來獲取（如果沒有就會自動創建一個）。

// 拿到當前Runloop 調用_CFRunLoopGet0 CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {CHECK_FOR_FORK();CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);if (rl) return rl;return _CFRunLoopGet0(pthread_self()); }// 查看_CFRunLoopGet0方法內部 CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {t = pthread_main_thread_np();}__CFLock(&loopsLock);if (!__CFRunLoops) {__CFUnlock(&loopsLock);CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);// 根據傳入的主線程獲取主線程對應的RunLoopCFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());// 保存主線程 將主線程-key和RunLoop-Value保存到字典中CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {CFRelease(dict);}CFRelease(mainLoop);__CFLock(&loopsLock);}// 從字典里面拿，將線程作為key從字典里獲取一個loopCFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));__CFUnlock(&loopsLock);// 如果loop為空，則創建一個新的loop，所以runloop會在第一次獲取的時候創建if (!loop) { CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);__CFLock(&loopsLock);loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));// 創建好之后，以線程為key runloop為value，一對一存儲在字典中，下次獲取的時候，則直接返回字典內的runloopif (!loop) { CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);loop = newLoop;}__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; } 復制代碼

從上面的代碼可以看出: 線程和 RunLoop 之間是一一對應的，其關系是保存在一個 Dictionary 里。所以我們創建子線程RunLoop時，只需在子線程中獲取當前線程的RunLoop對象即可[NSRunLoop currentRunLoop];如果不獲取，那子線程就不會創建與之相關聯的RunLoop，并且只能在一個線程的內部獲取其 RunLoop [NSRunLoop currentRunLoop];方法調用時，會先看一下字典里有沒有存子線程相對用的RunLoop，如果有則直接返回RunLoop，如果沒有則會創建一個，并將與之對應的子線程存入字典中。當線程結束時，RunLoop會被銷毀。

總結：

線程和 RunLoop 之間是一一對應的；其關系保存在一個全局的 Dictionary 里，線程作為key,RunLoop作為value；線程創建之后是沒有RunLoop的（主線程除外）；RunLoop在第一次獲取時創建，在線程結束時銷毀。

4.RunLoop 主要組成

• RunLoop 有5個類

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef
• CFRunLoopObserverRef

關系如下：

一個 RunLoop 包含若干個 Mode，每個 Mode 又包含若干個 Source/Timer/Observer。每次調用 RunLoop 的主函數時，只能指定其中一個 Mode，這個Mode被稱作 CurrentMode。如果需要切換 Mode，只能退出 RunLoop，再重新指定一個 Mode 進入。這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。

4.1 CFRunLoopMode

CFRunLoopMode 結構大致如下：

struct __CFRunLoopMode {CFStringRef _name; // mode名稱CFMutableSetRef _sources0; // sources0CFMutableSetRef _sources1; // sources1CFMutableArrayRef _observers; // 通知CFMutableArrayRef _timers; // 定時器__CFPortSet _portSet; // 保存所有需要監聽的port，比如 _wakeUpPort，_timerPort都保存在這個數組中 }; 復制代碼

一個CFRunLoopMode對象有一個name，若干source0、source1、timer、observer和若干port，可見事件都是由Mode在管理，而RunLoop管理Mode。

特性

• RunLoop在同一段時間只能且必須在一種特定Mode下Run
• 更換Mode時，需要停止當前Loop，然后重啟新Loop
• Mode是iOS App滑動順暢的關鍵

蘋果文檔中提到的 Mode 有五個，分別是：

• NSDefaultRunLoopMode：App的默認Mode，通常主線程是在這個Mode下運行；
• NSConnectionReplyMode
• NSModalPanelRunLoopMode
• NSEventTrackingRunLoopMode
• NSRunLoopCommonModes

iOS 中公開暴露出來的只有 NSDefaultRunLoopMode 和 NSRunLoopCommonModes。 NSRunLoopCommonModes 實際上是一個 Mode 的集合，默認包括 NSDefaultRunLoopMode 和 NSEventTrackingRunLoopMode（注意：并不是說Runloop會運行在kCFRunLoopCommonModes這種模式下，而是相當于分別注冊了 NSDefaultRunLoopMode和 UITrackingRunLoopMode。當然你也可以通過調用CFRunLoopAddCommonMode()方法將自定義Mode放到 kCFRunLoopCommonModes組合）。

4.2 CFRunLoopTimer

是基于時間的觸發器，基本上說的就是NSTimer，它受RunLoop的Mode影響（GCD的定時器不受RunLoop的Mode影響），當其加入到 RunLoop 時，RunLoop會注冊對應的時間點，當時間點到時，RunLoop會被喚醒以執行那個回調。如果線程阻塞或者不在這個Mode下，觸發點將不會執行，一直等到下一個周期時間點觸發。

特性：

• CFRunLoopTimer 是定時器，可以在設定的時間點拋出回調
• CFRunLoopTimer和NSTimer是toll-free bridged的，可以相互轉換

RunLoopTimer的封裝

+ (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo; + (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay inModes:(NSArray *)modes;+ (CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel; - (void)addToRunLoop:(NSRunLoop *)runloop forMode:(NSString *)mode; 復制代碼

4.3 CFRunLoopSource

CFRunLoopSourceRef是事件源（輸入源），定義了兩個Version的Source:

• Source0：處理App內部事件、App自己負責管理（觸發），如UIEvent、CFSocket。 source0是非基于Port的。只包含了一個回調（函數指針），它并不能主動觸發事件。使用時，你需要先調用 CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個 Source 標記為待處理，然后手動調用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來喚醒 RunLoop，讓其處理這個事件。

• Source1：由RunLoop和內核管理，Mach port驅動，如CFMachPort、CFMessagePort。 包含了一個 mach_port 和一個回調（函數指針），被用于通過內核和其他線程相互發送消息。這種 Source 能主動喚醒 RunLoop 的線程。

4.4 CFRunLoopObserver

CFRunLoopObserverRef 是觀察者，每個 Observer 都包含了一個回調（函數指針），當 RunLoop 的狀態發生變化時，觀察者就能通過回調接受到這個變化。可以觀測的時間點有以下幾個：

enum CFRunLoopActivity {kCFRunLoopEntry = (1 << 0), // 即將進入Loop kCFRunLoopBeforeTimers = (1 << 1), // 即將處理 Timer kCFRunLoopBeforeSources = (1 << 2), // 即將處理 Source kCFRunLoopBeforeWaiting = (1 << 5), // 即將進入休眠 kCFRunLoopAfterWaiting = (1 << 6), // 剛從休眠中喚醒 kCFRunLoopExit = (1 << 7), // 即將退出Loop kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU // 包含上面所有狀態 }; typedef enum CFRunLoopActivity CFRunLoopActivity; 復制代碼

5.RunLoop 的內部邏輯

流程如下：

1.通知觀察者 RunLoop 啟動
之后調用內部函數，進入Loop，下面的流程都在Loop內部do-while函數中執行。 2.通知觀察者: RunLoop 即將觸發 Timer 回調。（kCFRunLoopBeforeTimers） 3.通知觀察者: RunLoop 即將觸發 Source0 回調
（kCFRunLoopBeforeSources） 4.RunLoop 觸發 Source0 回調。 5.如果有 Source1 處于等待狀態，直接處理這個 Source1 然后跳轉到第9步處理消息。 6.通知觀察者：RunLoop 的線程即將進入休眠(sleep)。（kCFRunLoopBeforeWaiting） 7.調用 mach_msg監聽喚醒端口 系統內核將這個線程掛起，停留在mach_msg_trap狀態，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**

存在Source0被標記為待處理，系統調用CFRunLoopWakeUp喚醒線程處理事件 定時器時間到了 RunLoop自身的超時時間到了 RunLoop外部調用者喚醒

8.通知觀察者線程已經被喚醒
（kCFRunLoopAfterWaiting） 9.處理事件

如果一個 Timer 到時間了，觸發這個Timer的回調 如果有dispatch到main_queue的block，執行block 如果一個 Source1 發出事件了，處理這個事件 事件處理完成進行判斷： 進入loop時傳入參數指明處理完事件就返回（stopAfterHandle） 超出傳入參數標記的超時時間（timeout） 被外部調用者強制停止__CFRunLoopIsStopped(runloop) source/timer/observer 全都空了__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode) 上面4個條件都不滿足，即沒超時、mode里沒空、loop也沒被停止，那繼續loop。此時跳轉到步驟2繼續循環。

10.系統通知觀察者: RunLoop 即將退出。 滿足步驟9事件處理完成判斷4條中的任何一條，跳出do-while函數的內部，通知觀察者Loop結束。

6.RunLoop 實際應用

6.1 AutoreleasePool

App啟動之后，蘋果在主線程 RunLoop 里注冊了兩個 Observer，回調都是_wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。 1. 第一個observer，監聽了一個事件：
即將進入Loop（kCFRunLoopEntry），其回調會調用 _objc_autoreleasePoolPush()創建一個棧自動釋放池，這個優先級最高，保證創建釋放池在其他操作之前。 2.第二個observer，監聽了兩個事件：
1).準備進入休眠（kCFRunLoopBeforeWaiting），此時調用 _objc_autoreleasePoolPop()和 _objc_autoreleasePoolPush()來釋放舊的池并創建新的池。 2). 即將退出Loop（kCFRunLoopExit），此時調用 _objc_autoreleasePoolPop()釋放自動釋放池。這個 observer 的優先級最低，確保池子釋放在所有回調之后。

在主線程中執行代碼一般都是寫在事件回調或Timer回調中的，這些回調都被加入了main thread的自動釋放池中，所以在ARC模式下我們不用關心對象什么時候釋放，也不用去創建和管理pool。

6.2 事件響應

系統注冊了一個 Source1 用來接收系統事件，其回調函數為 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。當一個硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃等)發生后，首先由 IOKit.framework 生成一個 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。

SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等)、觸摸、加速，傳感器等幾種事件

隨后用 mach port 轉發給需要的App進程。隨后系統注冊的那個 Source1 就會觸發回調，并調用_UIApplicationHandleEventQueue()進行應用內部的分發。 _UIApplicationHandleEventQueue()會把 IOHIDEvent 事件處理并包裝成 UIEvent 進行處理或分發，其中包括識別 UIGesture/處理屏幕旋轉/發送給 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 點擊、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在這個回調中完成的。

6.3 定時器

1.NSTimer 的工作原理 這里說的定時器就是NSTimer，我們使用頻率最高的定時器，它的原型是CFRunLoopTimerRef。一個Timer注冊 RunLoop 之后，RunLoop 會為這個Timer的重復時間點注冊好事件。

需要注意：

1.如果某個重復的時間點由于線程阻塞或者其他原因錯過了，例如執行了一個很長的任務，則那個時間點的回調也會跳過去，不會延后執行。就比如等公交，如果 10:10 時我忙著玩手機錯過了那個點的公交，那我只能等 10:20 這一趟了。 2.我們在哪個線程調用 NSTimer 就必須在哪個線程終止。

Timer 有個屬性叫做 Tolerance (寬容度)，官方文檔給它的解釋是 Timer 的計時并不是準確的，有一定的誤差。

2.NSTimer 優化使用 開發中常見的現象：在界面上有一個UIscrollview控件（tableview，collectionview等），如果此時還有一個定時器在執行一個事件，你會發現當你滾動scrollview的時候，定時器會失效。

這是因為，為了更好的用戶體驗，在主線程中UITrackingRunLoopMode的優先級最高。在用戶拖動控件時，主線程的Run Loop是運行在UITrackingRunLoopMode下，而創建的Timer是默認關聯為Default Mode，因此系統不會立即執行Default Mode下接收的事件。

解決方法1： 將當前 Timer 加入到 UITrackingRunLoopMode 或 kCFRunLoopCommonModes 中

NSTimer * timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(TimerFire:) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes]; 復制代碼

解決方法2： 用GCD定時器

//dispatch_source_t必須是全局或static變量，否則timer不會觸發static dispatch_source_t timer;//創建新的調度源（這里傳入的是DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER，創建的是Timer調度timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);});//啟動或繼續定時器dispatch_resume(timer); 復制代碼

6.4 基于mode的拓展應用

用戶滑動 scrollView 的過程中加載圖片，由于UI的操作都是在主線程進行的，會造成滑動不流暢的問題，這個時候我們就需要在滑動的時候不加載圖片，等滑動操作完成再進行加載圖片的操作。

一般我們可以設置代理，當用戶滑動結束的時候通知代理加載圖片，這樣比較麻煩太low，基于RunLoop的原理我們只要一行代碼即可搞定。

UIImage *downloadedImage = ...; [self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:)withObject:downloadedImageafterDelay:0inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]]; 復制代碼

通過將圖片的設置 setImage: 添加到 DefaultMode 里面，確保在 UITrackingRunLoopMode 下該操作不會被執行，保證了滑動的流暢性。

6.5 RunLoop與GCD關系

當調用了dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), <#^(void)block#>)時，libDispatch會向主線程RunLoop發送消息喚醒RunLoop，RunLoop從消息中獲取block，并且在__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__回調里執行這個block。dispatch_after同理。如圖：

7.相關面試題

1.談談runloop的理解；
2.runloop有哪些狀態；
3.RunLoop的作用是什么？它的內部工作機制了解么？（最好結合線程來說） 4.TableView/ScrollView/CollectionView滾動時為什么NSTimer會停止？
5.RunLoop和線程有什么關系？

求知四階段

不知自己不知道
不知自己已知道
已知自己已知道
知道自己不知道

參考文獻：

深入理解RunLoop
孫源@sunnyxx 視頻分享
iOS RunLoop詳解
RunLoop的前世今生
iOS底層原理總結 - RunLoop

總結

以上是生活随笔為你收集整理的RunLoop总结与面试的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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