iOS 中的 RunLoop 详解

1. 什么是 RunLoop？

RunLoop（运行循环） 是 iOS/macOS 开发中用于管理线程事件和消息的核心机制。它通过一个循环不断监听和处理输入事件（如触摸、定时器、网络数据），并在没有任务时让线程休眠以节省资源。

• 本质：基于 mach port 的事件循环机制。
• 核心作用：让线程在有任务时执行任务，无任务时休眠，避免资源浪费。

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2. RunLoop 与线程的关系

• 主线程：默认自动创建并启动 RunLoop（UIApplicationMain 函数中启动）。
• 子线程：默认不开启 RunLoop，需手动创建和启动。
• 生命周期：线程与 RunLoop 一一对应，存储在全局字典中（线程销毁时 RunLoop 也释放）。

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3. RunLoop 的核心组成

组件	作用
Modes（模式）	定义 RunLoop 在不同场景下监听的事件源（Source）和观察者（Observer）。
Sources（事件源）	- Source0：处理 App 内部事件（如触摸、PerformSelector）。 - Source1：基于 mach port 的系统事件（如硬件事件）。
Timers（定时器）	基于 RunLoop 的定时器（如 NSTimer），受 RunLoop Mode 影响。
Observers（观察者）	监听 RunLoop 的状态变化（如即将处理事件、即将休眠等），用于性能监控。

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4. RunLoop 的 Mode（模式）

模式	描述
Default（NSDefaultRunLoopMode）	默认模式，处理大多数事件（如普通触摸、网络请求）。
Tracking（UITrackingRunLoopMode）	界面滚动时的模式（如 UIScrollView 滑动），优先保证滑动流畅。
Common（NSRunLoopCommonModes）	一个虚拟模式，包含多个模式的集合（Default + Tracking），用于通用事件监听。

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5. RunLoop 的典型应用场景

(1) 保持线程存活

通过 RunLoop 让子线程持续处理任务而不退出：

class BackgroundThread {
    private var thread: Thread?
    private var shouldKeepRunning = true
    
    func start() {
        thread = Thread { [weak self] in
            // 创建并启动 RunLoop
            let runLoop = RunLoop.current
            runLoop.add(NSMachPort(), forMode: .default)
            while self?.shouldKeepRunning == true {
                runLoop.run(mode: .default, before: .distantFuture)
            }
        }
        thread?.start()
    }
    
    func stop() {
        shouldKeepRunning = false
        thread?.cancel()
    }
}

(2) 优化滚动性能

将耗时任务放在 Default 模式，避免滚动时执行（如 UIScrollView 滑动）：

DispatchQueue.main.async {
    // 在 Default 模式下执行任务
    RunLoop.current.perform(inMode: .default) {
        // 处理耗时任务（如数据解析）
    }
}

(3) 监听 RunLoop 状态

通过 CFRunLoopObserver 监控主线程卡顿：

let observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, CFRunLoopActivity.allActivities.rawValue, true, 0) { observer, activity in
    switch activity {
    case .beforeWaiting:
        print("RunLoop 即将休眠")
    case .afterWaiting:
        print("RunLoop 被唤醒")
    default: break
    }
}
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, .commonModes)

(4) 解决定时器失效问题

在滚动模式下（如 UIScrollView 滑动时），将 NSTimer 添加到 CommonModes：

let timer = Timer(timeInterval: 1.0, repeats: true) { _ in
    print("Timer fired")
}
RunLoop.current.add(timer, forMode: .common)

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6. RunLoop 的工作流程

1. 接收事件：通过 mach port 接收系统事件（Source1）或 App 内部事件（Source0）。
2. 通知 Observers：即将处理事件（kCFRunLoopBeforeTimers、kCFRunLoopBeforeSources）。
3. 处理事件：执行触发的 Source0、Source1 和 Timer 事件。
4. 进入休眠：若没有事件，调用 mach_msg 让线程休眠，等待新事件唤醒。
5. 唤醒处理：被唤醒后处理新到达的事件，循环往复。

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7. 注意事项

• 避免阻塞主线程：主线程 RunLoop 负责 UI 更新，长时间阻塞会导致卡顿。
• 子线程 RunLoop 管理：手动创建的 RunLoop 需自行控制生命周期（如添加保活 Source）。
• 性能优化：合理使用 Mode 隔离不同任务（如滑动时暂停后台任务）。

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总结

场景	RunLoop 的作用	关键技术点
线程保活	让子线程持续处理任务	添加保活 Source（如 NSMachPort）
滑动性能优化	隔离耗时任务与滚动事件	使用 CommonModes 或模式切换
定时器管理	确保定时器在滚动时仍有效	注册到 CommonModes
卡顿监控	监听主线程 RunLoop 状态变化	CFRunLoopObserver

RunLoop 是 iOS 系统高效管理线程和事件的核心机制，合理利用可优化性能、实现复杂任务调度。在大多数情况下，开发者无需直接操作 RunLoop，但理解其原理对解决卡顿、线程管理等问题至关重要。