深入解析NSRunLoop机制

在编程过程中，了解和掌握NSRunLoop的工作原理至关重要，尤其是在处理多线程和事件驱动的应用场景时。本文旨在全面解析NSRunLoop，帮助读者消除学习中的盲点。

NSRunLoop概述

NSRunLoop是一种事件处理循环，负责接收和分发事件到相应的处理器。其基本工作流程类似于一个无限循环，具体如下：

main() { initialize(); do { message = get_next_message(); process_message(message); } while (message != quit); } 

在这个过程中，NSRunLoop会等待消息（休眠），接收到消息后进行处理。NSRunLoop通过高度抽象的方式封装了这一过程，使得开发者在日常开发中几乎感觉不到其存在。

NSRunLoop可以理解为一个函数，其核心功能是消息循环。有消息时进行处理，无消息时进入休眠状态。

简单示例：创建一个新线程，添加一个定时器，并启动NSRunLoop。

- (void)timerFire { NSLog(@"mode:%@", [[NSRunLoop currentRunLoop] currentMode]); } - (void)runLoopTest { dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSTimer *timer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:[NSDate date] interval:2 target:self selector:@selector(timerFire) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]; }); } 

如果你有嵌入式操作系统开发经验，可能会对以下代码感到熟悉：

void ledTask (void *p_arg) { initialize(); while (1) { LED_ON(); delay_ms(500); LED_OFF(); delay_ms(500); } } 

这段代码实现了一个LED闪烁线程，功能简单：初始化后进入无限循环，通过延时函数使线程进入休眠状态以节省CPU资源。NSRunLoop的工作原理与此类似。

消息类型（事件源）

NSRunLoop的消息类型非常多样，主要包括：

• Port（端口）：监听程序的Mach端口，Mach端口是一种底层通信机制，用于内核与进程之间的通信。
• Custom（自定义）：由开发者自定义的消息源，通常涉及复杂的处理逻辑，苹果提供了CFRunLoopSource来辅助处理。
• Selector Sources（选择器源）：通过NSObject类的方法添加到NSRunLoop中，例如performSelector系列方法。
• Timer Sources（定时器源）：事件的发送是同步的，常用于定时任务。
• Observers（观察者）：用于观察NSRunLoop的状态变化，如进入、退出、处理定时器等。

其中，Port、Custom和Selector Sources都是异步执行的。

运行模式

NSRunLoop的运行模式使其更加灵活，适应不同的应用场景。常见的模式包括：

• kCFRunLoopDefaultMode：默认模式，通常用于主线程。
• UITrackingRunLoopMode：用于跟踪用户界面的触摸滑动。
• UIInitializationRunLoopMode：App启动时的初始模式，启动完成后不再使用。
• NSRunLoopCommonModes：包含多种模式，如默认、模态和跟踪模式。

开发者还可以自定义运行模式，通过设置不同的模式来控制事件源的响应。

生命周期管理

NSRunLoop的生命周期可以分为三个阶段：创建、运行和退出。

1. 创建

NSRunLoop是随着线程的创建而创建的，每个线程都有一个唯一的NSRunLoop实例。主线程的NSRunLoop由系统自动创建，而非主线程的NSRunLoop需要显式调用[NSRunLoop currentRunLoop]方法来创建。

2. 运行

主线程的NSRunLoop由系统自动运行，而非主线程的NSRunLoop需要显式调用run、runUntilDate或runMode:beforeDate方法来启动。

运行过程中，如果当前模式下没有事件源，NSRunLoop会直接退出。此外，某些特殊情况（如performSelector系列方法）也可能导致NSRunLoop退出。

3. 退出

NSRunLoop可以通过以下方式退出：

• 设置最大运行时间到期。
• 当前模式下的事件源为空。
• 调用CFRunLoopStop方法。

需要注意的是，使用run或runUntilDate方法启动的NSRunLoop，即使调用CFRunLoopStop，也可能无法立即退出，因为这些方法会不断调用runMode:beforeDate来维持运行。

嵌套运行

NSRunLoop支持嵌套运行，即在一个runloop的回调函数中启动另一个runloop。这种机制在处理复杂的事件驱动逻辑时非常有用。

示例代码如下：

+ (void)nestTest { dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSTimer *timer1 = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:[NSDate date] interval:1 target:self selector:@selector(timerHandle1) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer1 forMode:NSDefaultRunLoopMode]; [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2]]; NSLog(@"-end-"); }); } + (void)timerHandle1 { NSLog(@"timer111-%@", [[NSRunLoop currentRunLoop] currentMode]); static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ NSTimer *timer2 = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:[NSDate date] interval:1 target:self selector:@selector(timerHandle2) userInfo:nil repeats:YES]; [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer2 forMode:UITrackingRunLoopMode]; }); [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:UITrackingRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]; } + (void)timerHandle2 { NSLog(@"timer222-%@", [[NSRunLoop currentRunLoop] currentMode]); CFRunLoopStop([[NSRunLoop currentRunLoop] getCFRunLoop]); } 

在这个示例中，外层runloop运行在NSDefaultRunLoopMode模式下，内层runloop运行在UITrackingRunLoopMode模式下。通过调用CFRunLoopStop方法可以停止内层runloop，从而返回到外层runloop。

当同一模式下的runloop出现嵌套时，苹果的处理机制仍然能确保正确的执行顺序，避免了潜在的死锁问题。

注意：虽然r1和r2代表同一个runloop，但由于调用栈的不同，它们可以被视为嵌套层。理解这一点有助于更好地掌握NSRunLoop的嵌套运行机制。