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Runloop

news 2025/7/19 20:01:46

假设你的项目中有关tableView，然后还有一个定时器timer在执行，定时器代码如下：

    var num = 0override func viewDidLoad() {super.viewDidLoad()let timer = Timer(timeInterval: 1,target: self,selector: #selector(self.run),userInfo: nil,repeats: true)RunLoop.current.add(timer, forMode: .default)}@objc func run() {num += 1print(Thread.current ,num)Thread.sleep(forTimeInterval: 3)}

当你滚动tableView时，你会发现timer定时器会停止，当停止滚动tableView，timer定时器会继续进行。这是什么原因呢？

如果学过线程，你会知道：主线程的优先级是最高的，主线程也叫UI线程，也就是说UI事件必须在主线程中进行，因此在iOS中，UI事件会优先进行。

什么是Runloop？

Runloop是一种事件循环机制，用来循环的处理线程中的事件，当Runloop启动时，如果线程中有事件，它就会调用方法来处理该事件，如果没有事件，就会进入休眠，等该线程中有事件需要处理时才会被唤醒。

线程和Runloop的关系

线程和Runloop是一一对应的，它们的关系保存在一个全局的Dictionary中，其中线程是Key，Runloop是Value，对于主线程中的Runloop是在程序启动时自动创建并启动，而其它子线程的Runloop是懒加载的，也就是说，只有子线程有任务需要被执行时Runloop才会创建并启动。

Runloop的功能

Runloop的功能：

线程保活，Runloop会在线程中没有任务时让线程进入休眠而不会退出，比如保活主线程，使得应用程序不会退出。
负责监听事件，如网络事件，计时器事件，触摸事件
渲染UI，一次Runloop循环，需要渲染屏幕上所有变化的像素点
节省CPU开销，让程序该休息时休息

Runloop的基本组成

输入源

输入源（Input Source)用于处理异步事件，比如用户交互事件，网络事件等，Runloop运行时，会检查当前线程是否有输入源需要处理，如果有会立即处理。

输入源也可以分为两种source：source0和source1，其中source1是基于port的系统内核事件，可以主动唤醒runloop，在底层是通过Dictionary的Value来存储的，其中Key是machport。而source0是不基于port的，是应用程序主动触发的事件(如：按钮点击触发事件），不会主动唤醒runloop。

如：当我们点击按钮时，触发的事件会被包装成Event，Event通过machport机制告诉source1，source1主动唤醒runloop，然后将事件Event分发给Source0，然后由Source0来处理。

定时器源

定时执行的任务，如NSTimer，Runloop会定期检测定时器，到达时间执行相应操作。

观察者

用于监听Runloop的状态，基本状态如下：

kCFRunloopEntry (runloop准备启动)
kCFRunloopBeforeTimers (通知观察者,runloop将要对Timer的一些相关事件进行处理了)
kCFRunloopBeforeSources (将要处理一些Sources事件)
kCFRunloopBeforeWaiting( 即将要发生用户态到内核态的切换用户态 —> 内核态)没事做进入内核态避免资源浪费，即：即将进入休眠。
kCFRunloopAfterWaiting (内核态—转—>用户态)即将被唤醒
kCFRunloopExit （runloop退出通知）

Runloop的几种模式

Runloop主要分为以下几种模式：

NSDefaultRunloopMode:默认模式，处理大多数应用事件，比如Timer定时器事件，网络事件等。

NSRunloopCommonModes:常用模式，允许 RunLoop 同时处理多种事件类型。使用场景包括当用户滚动 UIScrollView 时仍能处理定时器事件。

UITrackingRunloopMode:界面追踪模式，处理UI事件，比如滚动tableView时，保证不受其它Mode影响。

UIInitializationRunLoopMode ：在刚启动App时第进入的第一个Mode，启动完成后就不再使用

GSEventReceiveRunLoopMode ：接受系统事件的内部Mode

这里可以发现，上面我们的timer添加在default模式下，而tableView的滚动是在Tracking模式下的，所以当tableView滚动时不受其它Mode影响，所以timer定时器事件停止执行，而停止滚动tableView，Runloop切换到default模式，正常处理Timer事件。

如果timer添加在common模式下，timer事件不会受tabelView滚动影响，因为tableView滚动时，在Tracking模式下，可以让标记为"common"的事件继续进行。

如果timer添加在Tracking模式下，当滚动tableView时，timer方法执行，当tableView滚动停止，方法不执行。

阻塞

在上面的讲解中，当定时器设置成common模式，UI事件（tableView滚动）进行时，timer事件也会进行，但它们只是看上去是同时进行，实际上无论Mode怎么变化，它始终都是在一个线程上循环往复。

在iOS开发中，有一个非常重要的原则：永远不能阻塞主线程。因此你的timer事件中不能出现耗时操作，比如改成这样，你会发现你的UI界面会卡顿：

@objc func run() {num += 1print(Thread.current ,num)Thread.sleep(forTimeInterval: 3)//让当前线程休眠
}

Runloop实现的功能

1.自动释放池

自动释放池（AutoreleasePool)的创建、释放、销毁时机如下：

kCFRunLoopEntry; // 进入runloop之前，创建一个自动释放池
kCFRunLoopBeforeWaiting; // 休眠之前，销毁自动释放池，创建一个新的自动释放池
kCFRunLoopExit; // 退出runloop之前，销毁自动释放池

2.硬件事件响应

当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)发生后，首先由 IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。SpringBoard是iOS的系统进程，接收按键(锁屏/静音等)。

然后，SpringBoard 通过 mach_port 将事件传递给目标 App 的进程。此时App 进程中的 RunLoop 会监听来自系统的这些事件。当事件到达时，RunLoop 中注册的 Source1 事件源被触发，唤醒 RunLoop，并执行回调来处理这些事件。

事件进入应用进程后， _UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行处理或分发，其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 点击、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。

3.手势识别

当上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时，其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。苹果注册了一个 Runloop的Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件，这个Observer的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer的回调。当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时，这个回调都会进行相应处理。

这里可以发现：手势识别是在Runloop即将进入休眠的时候进行处理的，这样保证了手势识别的优先级比较高。

4.界面更新

当在操作 UI 时，比如改变了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的层次时，或者手动调用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个 UIView/CALayer 就被标记为待处理，并被提交到一个全局的容器去。苹果注册了一个 Runloop的Observer 监听BeforeWaiting(即将进入休眠) 和 Exit (即将退出Loop) 事件，回调去执行一个很长的函数：_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。这个函数里会遍历所有待处理的 UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面。

界面更新是在Runloop进入休眠前进行的，这样可以避免用户交互时立即刷新页面。

5.定时器

• NSTimer 是基于 RunLoop 的定时器，底层实现为 CFRunLoopTimerRef。当你创建一个 NSTimer 并将其添加到 RunLoop 中时，RunLoop 会为定时器注册好未来的触发时间点。

• 定时器回调并不总是会在非常准确的时间点触发，因为 RunLoop 会对定时器进行一些优化。定时器有一个 tolerance 参数，允许指定触发时间的最大误差。这样可以在保证性能的前提下，避免系统资源的浪费。

如果在某个时间点执行了一个较长的任务，RunLoop 可能会错过该时间点，直接跳到下一个时间点，而不会延后执行。例如，如果 NSTimer 设置为每 10 秒触发一次，但是某次因为执行长时间任务导致错过了 10:00 的触发点，那么定时器会直接在下一个 10:10 的时间点触发。

监听Runloop

如果我们想知道Runloop何时开始，何时结束，可以通过Observer监听Runloop.

如果你只想监听Runloop的某一个状态（比如即将进入休眠），可以如下创建：

       // 获取当前的 Runlooplet runloop = CFRunLoopGetCurrent()// 需要监听 Runloop 的哪个状态let activities = CFRunLoopActivity.beforeWaiting.rawValue// 创建 Runloop 观察者let observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(nil, activities, true, 0) { [weak self] (ob, ac) in。。。。//这里写监听到Runloop某种状态后执行的操作}}// 注册 Runloop 观察者CFRunLoopAddObserver(runloop, observer, .defaultMode)

如果要监听所有状态：

enum RunloopError: Error {case canNotCreate
}      do {let block = { (ob: CFRunLoopObserver?, ac: CFRunLoopActivity) inif ac == .entry {print("进入 Runloop")}else if ac == .beforeTimers {print("即将处理 Timer 事件")}else if ac == .beforeSources {print("即将处理 Source 事件")}else if ac == .beforeWaiting {print("Runloop 即将休眠")}else if ac == .afterWaiting {print("Runloop 被唤醒")}else if ac == .exit {print("退出 Runloop")}}let ob = try createRunloopObserver(block: block)CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), ob, .defaultMode)}catch RunloopError.canNotCreate {print("runloop 观察者创建失败")}catch {}
}fileprivate func createRunloopObserver(block: @escaping (CFRunLoopObserver?, CFRunLoopActivity) -> Void) throws -> CFRunLoopObserver {
//创建监听所有状态的观察者let ob = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, CFRunLoopActivity.allActivities.rawValue, true, 0, block)guard let observer = ob else {throw RunloopError.canNotCreate}return observer}
}