NSTimer运行机制和线程问题

A、首先要理解NSTimer运行机制和Runloop之间的关系：

1.IOS的Run Loops机制

Run Loops是线程的基础部份，任何线程，包括主结程，都包含了一个run loop对象，Cocoa和CoreFoundation层都有对应的Run Loop实现。

Run loop 对线程的作用，就是用来控制当有事件需要处理的时候，让线程快速响应，而当没有工作的时候，线程改为休息。

本质上Run Loop是一个While死循环。不停地监听事件以及处理事件。我们可以自己写一个While循环来做到这点，但是苹果的封装显然会更好。比如可以有不同的运行模式、不同的接收源和定时源，不工作的时候休息等。

在一个应用的主函数中：

int main(int argc, char * argv[])
{
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

UIApplicationMain()函数就会启动一个主线程，并且自动为它设置一个Run Loop对象，但对除此以外，其它的线程需要明确去设置和启动。

2.适用场景

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只有创建一个附属线程的时候，才需要明确去运行一个Run Loop.而且是在确定需要的时候才去设置和启动它，否则就必要了。

例如，开一个线程去执行一个明确的长时间的任务，就没有必要。起用Run Loop主要还是为了跟创建的线程可以有更多的交互。

而使用Run Loop一个明显的好处就是：节约计算资源，同时也就节约用电了。因为在没有触发的时候线程是处于休眠状态的，不会消耗CPU资源。

3.结构

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一个Run Loop可以接收的事件类型有两种：一种是输入（Input Source）;一种是时间资源（time source）.前者异步传递事件的，通常消息是来自其它线程或应用发送的；而后者是同步事件的，比如：定时计划，或者定时重复的工作。

runloop.jpg

4.观察者

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Run Loop对象的循环过程中可以添加观察者对象。整个Run Loop 在运行过程中发生的事件具体如下：

1. 通知观察者Run Loop开始了；
2. 通知观察者任何预设好的时间已经触发；
3. 通知观察者任何接入端口的输入源准备被触发；
4. 触发任何非端口方式接入的输入源；
5. 如果有任何一个基于端口方式的输入淅准备被触发，立即运行被时间，并且跳到9步；
6. 通知观察者线程准备休息；
7. 让线程休息，直到以下任何一个事件发生：
   1. 任何一个基于端口的输入淅有事件发生；
   2. 任何一个计时器触发；
   3. 该Run Loop设置的过期时间过时了；
   4. 该Run Loop被明确地唤醒；
8. 通知观察者线程被唤醒；
9. 运行待触发的事件：
   1. 如果一个用户自定义的计时器被触发，运行该计时器的事件，并重新运行Run Loop.跳转到第2步；
   2. 如果一个输入源被触发，传递该事件；
   3. 如果该Run Loop被明确唤醒并且没有超时，重新运行Run Loop循环。跳转到第2步；
10. 通知观察者该Run Loop循环已经退出。

输入源（Input Source）

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输入源主要有三种：

• 基于端口的输入源
• 自定义输入源
• selector源

其中selector源就是常用的“performSelector...”方法。

定时源

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定时源adpujiu是常用的NSTimer,定时器类；基机制也是基于Run Loop运行的，只是在指定的间隔时间发送消息给需要处理的回调方法。
两种方法：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:4.0 targer:self selector:@selector(fireTimer:) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

以及

[NSTimer scheduledTimerWithTimerInterval:10
                                   terget:self
                                   selector:@selector(fireTimer:)
                                   userInfo:nil
                                   repeats:YES];

不过需要注意的是，如果Run Loop没有监视定时器相关模式，那么定时器将不会运行。

如果定时器开始时，Run Loop正在处理前面的事件，那么它会等Run Loop处理完了才开始。如果Run Loop不再运行，那么定时器也永远不再启动了。

使用方式

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启动方式

• 无条件启动；
• 设置超时时间启动，如RunUntilDate方法；
• 指定某种模式下启动，如RunMode:beforDate:方法；

能出方法

• 启动时设定好设定超时时间；
• 显式的停止Run Loop（调用CFRunLoopStop函数）；

启动模式

可用模式有 5 种，一般常用的都是default;

• default
• connection
• modal
• event tracking
• common modes

例子

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在新线程中，注册一个Run Loop的观察者，监听每次循环过程的所有事件；同时启动一个定时器；

从日记中可以看到整个Run Loop 的过程，包括启动和结束、每次定时器唤醒时前后的事件、没有任何任务进入休眠的状态。

由此可以看出，Run Loop能更加精细地跟整个线程的运行过程交互。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 在新线程中运行：
    [self performSelectorInBackground:@selector(testRunLoop) withObject:ni;];
}
- (void)testRunloop {
   // 获取当前线程的Run Loop
    NSRunLoop *myRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
    // 创建一个Run Loop 观察者对象；观察事件为每次循环的所有活动；
    CFRunLoopObserverContext context = {0, (__bridge void *)(self), NULL, NULL, NULL};
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault,
    kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, &myRunLoopObserver, &context);
    if (observer)
    {
        // 将Cocoa的NSRunLoop类型转换成Core Foundation的CFRunLoopRef类型
        CFRunLoopRef cfLoop = [myRunLoop getCFRunLoop];
        // 添加观察才对象到该Run Loop 上
        CFRunLoopAddObserver(cfLoop, observer, kCFRunLoopDefaultMode);
    }
    // 创建定时器，每0.1秒触发
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.1 target:self
    selector:@selector(doFireTimer:) userInfo:nil repeats:YES];
    // 重复启动Run Loop 5次
    NSInteger loopCount = 5;
    do {
    //启动 Run Loop 开始循环，直到指定的时间才结束，这里就是持续1秒；
    //当调用RunUnitDate方法时，观察者检测到循环已经启动，开始根据循环的各个阶段的事件，调用上面注册的myRunLoopObserver回调函数。
    [myRunLoop runUntiDate:[NSDate dateWithTimIntervalSinceNow:1]];
    // 运行完之后，会再一次调用回调函数，状态是KFRunLoopExit,表示循环结束。
    loopCount--;
    } while(loopCount);
    NSlog(@"The End.");
}
- (void)doFireTimer:(NSTimer *)timer
{
    NSLog(@"fire timer");
}
// Run loop观察者的回调函数：
void myRunLoopObserver(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info) {
    switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"run loop entry");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeTimers:
            NSLog(@"run loop before timers");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeSources:
            NSLog(@"run loop before sources");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeWaiting:
            NSLog(@"run loop before waiting");
            break;
        case kCFRunLoopAfterWaiting:
            NSLog(@"run loop after waiting");
            break;
        case kCFRunLoopExit:
            NSLog(@"run loop exit");
            break;
        default:
            break;
    }
}

B、理解run loop后，才能彻底理解NSTimer的实现原理，也就是说NSTimer实际上依赖run loop实现的。

先看看NSTimer的两个常用方法：

+ (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo; //生成timer但不执行

+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo; //生成timer并且纳入当前线程的run loop来执行

NSRunLoop与timer有关方法为：

- (void)addTimer:(NSTimer *)timer forMode:(NSString *)mode; //在run loop上注册timer

主线程已经有run loop，所以NSTimer一般在主线程上运行都不必再调用addTimer:。但在非主线程上运行必须配置run loop，该线程的main方法示例代码如下：

- (void)main

{

　　NSTimer *myTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timer:) userInfo:nil repeats:YES];

　　NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];

　　[runLoop addTimer:myTimer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; //实际上这步是不需要，scheduledTimerWithTimeInterval已经纳入当前线程运行。如果使用timerWithTimeInterval则需要

　　while (condition)

　　　　[runLoop run];

}

实际上这个线程无法退出，因为有timer事件需要处理，[runLoop run]会一直无法返回。解决办法就是设置一个截止时间：

[runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:10.0]]; //每隔10秒检查下线程循环条件，当然时间值可以根据实际情况来定。 

我们通常在主线程中使用NSTimer，有个实际遇到的问题需要注意。当滑动界面时，系统为了更好地处理UI事件和滚动显示，主线程runloop会暂时停止处理一些其它事件，这时主线程中运行的NSTimer就会被暂停。解决办法就是改变NSTimer运行的mode（mode可以看成事件类型），不使用缺省的NSDefaultRunLoopMode，而是改用NSRunLoopCommonModes，这样主线程就会继续处理NSTimer事件了。具体代码如下：

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timer:) userInfo:nil repeats:YES];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

大家可以参看博文http://bluevt.org/?p=209，加深理解NSTimer和NSRunLoop的关系。

以前博文中提到延迟调用的方法，其实就是在当前线程的run loop上注册timer来实现定时运行的。所以如果是在非主线程上使用，一定要有一个run loop。

- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay inModes:(NSArray *)modes;

- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay;