RunLoop介紹
RunLoop是與線程相關(guān)的基本基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分。RunLoop直譯為運行循環(huán)，是線程內(nèi)用于運行事件處理以響應(yīng)傳入事件的一個循環(huán)。RunLoop的作用就是為了在有事件到達時喚醒線程以處理各種事件(如touch事件，計時器，performSelector等)，事件處理完讓線程進入休眠以節(jié)省cpu資源。

RunLoop與線程是一一對應(yīng)的，主線程的Runloop默認是開啟，子線程需要手動開啟。為什么perfromSelector:withObject:afterDelay:在子線程為什么不好使？原因就是該方法會在當(dāng)前線程的RunLoop的defaultMode下添加一個Timer，而子線程RunLoop沒有開啟，因此RunLoop會直接退出不會執(zhí)行，可以在這個方法后面使用[[[NSRunLoop currentRunLoop] run];手動開啟解決。

RunLoop Modes
RunLoop有多種Mode，Mode是Input sources、Timer sources和Observers的集合。RunLoop在同一時刻只能在一種Mode下運行，并且只有在該Mode下的事件才能被處理，只有該Mode下的觀察者才會被發(fā)送通知。蘋果定義的常見Mode有五種：

• NSDefaultRunLoopMode：它是默認的，通常情況下都是在這個模式下運行
• NSConnectionReplyMode：用來監(jiān)控NSConnection對象的回復(fù)的，很少能夠用到
• NSModalPanelRunLoopMode：用于標(biāo)明和Mode Panel相關(guān)的事件
• NSEventTrackingRunLoopMode：用于跟蹤觸摸事件觸發(fā)的模式
• NSRunLoopCommonModes：這是一個可配置的模式，默認會包含default、modal、track三種，添加到這種模式下的事件在它包含的mode中都可以被處理，另外還可以使用CFRunLoopAddCommonMode函數(shù)添加自定義模式。

RunLoop 輸入源
RunLoop從兩種不同的源接收事件，分別是Input sources和Timer sources。Input sources傳遞異步事件，通常是來自其他線程或其他應(yīng)用程序；Timer sources傳遞同步事件，以預(yù)定時間或重復(fù)間隔觸發(fā)。這兩種類型的源在事件到達時會使用特定的handler來處理事件。下圖是蘋果介紹Runloop與輸入源的經(jīng)典結(jié)構(gòu)圖

Runloop與輸入源結(jié)構(gòu)圖

• Port-Based Sources：Cocoa中可以簡單的創(chuàng)建一個NSPort對象添加到RunLoop，port對象會處理所需輸入源的創(chuàng)建和配置；而在CoreFoundation中，必須手動創(chuàng)建端口及其運行循環(huán)源。
• Custom Input Sources：自定義輸入源必須要使用CoreFoundation中的CFRunLoopSourceRef相關(guān)聯(lián)的函數(shù)
• Cocoa Perform Selector Sources：使用NSObject提供的performSelector方法
• Timer Sources：使用NSTimer或CFRunLoopTimer創(chuàng)建，Timer會有預(yù)定的時間觸發(fā)，若為重復(fù)定時器，那么將會在指定的次數(shù)*時間間隔后執(zhí)行，哪怕是被延遲。如果觸發(fā)時間延遲太多以致錯過了一個或多個預(yù)定的觸發(fā)時間，則計時器在錯過的時間段內(nèi)只觸發(fā)一次，之后將被重新安排為下一個計劃的觸發(fā)時間。

RunLoop除了處理輸入源之外，還可以為RunLoop的行為生成了一些通知，為這些通知添加觀察者就可以在線程上做一些其他處理，注冊觀察者的api在Core Foundation框架中。如使用通過監(jiān)聽RunLoop的狀態(tài)變化來監(jiān)測主線程是否發(fā)生了卡頓。RunLoop Observer的幾種狀態(tài)：

/* Run Loop Observer Activities */
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),//啟動
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),//即將處理Timers
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),//即將處理Sources
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),//即將進入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),//休眠狀態(tài) 等待被喚醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),//退出
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU //所有狀態(tài)集合
};

RunLoop結(jié)構(gòu)圖

RunLoop原理

查看RunLoop的run底層源碼，當(dāng)CFRunLoopRunResult不等于stopped和finished時會執(zhí)行do...while循環(huán)，調(diào)用CFRunLoopRunSpecific()函數(shù)

typedef CF_ENUM(SInt32, CFRunLoopRunResult) {
    kCFRunLoopRunFinished = 1,
    kCFRunLoopRunStopped = 2,
    kCFRunLoopRunTimedOut = 3,
    kCFRunLoopRunHandledSource = 4
};

void CFRunLoopRun(void) {    /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

可以看出主要邏輯就在CFRunLoopRunSpecific()函數(shù)中，其內(nèi)部主要邏輯為

• 首先根據(jù)modeName找到對應(yīng)的mode
• 通知Observers，RunLoop即將進入kCFRunLoopEntry
• 進入循環(huán)，調(diào)用核心函數(shù)__CFRunLoopRun()
• 通知Observers，RunLoop即將退出kCFRunLoopExit

核心函數(shù)__CFRunLoopRun()內(nèi)部循環(huán)處理流程

• 0 啟動一個10^10的計時器，并開啟循環(huán)
• 1 通知Observers：將要處理Timers事件
• 2 通知Observers：將要處理Source0事件
• 3 執(zhí)行所有準(zhǔn)備就緒的Source0
• 4 如果有Source1準(zhǔn)備就緒，立即開始處理Source1
• 5 通知Observers：線程即將進入休眠
• 6 休眠，等待喚醒
• 7 休眠中被喚醒kCFRunLoopAfterWaiting，若為Timers則執(zhí)行1，若為source1則執(zhí)行4，若為GCD則執(zhí)行GCD回調(diào)函數(shù)，若被其他調(diào)用者手動喚醒，則繼續(xù)從1開始循環(huán)
• 8 事件被處理或超時等改變了RunLoop狀態(tài)則跳出循環(huán)，返回已處理/超時/停止/結(jié)束狀態(tài)。

通過源碼可以看到RunLoop處理事件的回調(diào)函數(shù)有六種，也可以通過debug斷點回調(diào)，然后查看匯編代碼進行佐證，分別為：

• GCD主隊列：CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE
• observer源：CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION
• 調(diào)用timer：CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION
• block應(yīng)用: CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK
• source0：CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION
• source1：CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION

RunLoop相關(guān)面試題

1. 如何創(chuàng)建一個常駐線程？
   NSRunLoop無法通過alloc創(chuàng)建，直接在子線程中使用CFRunLoopGetCurrent()或[NSRunLoop currentRunLoop]在第一次時即會進行創(chuàng)建，隨后添加一個Port/Source到Runloop，最后調(diào)用run啟動。如果Runloop的mode中一個item都沒有，那么runloop會直接退出。

2.performSelector:withObject:afterDelay:這個方法在子線程中調(diào)用有什么問題？
會不起作用，因為這個方法的實現(xiàn)是在當(dāng)前的runloop的defaultmode下添加一個timer，因為runloop在子線程默認是不開啟的，因此不會執(zhí)行，可在這此方法之后添加調(diào)用[[NSRunLoop currentRunLoop] run];或者使用GCD來實現(xiàn).

3. 利用runloop解釋界面的渲染過程？
   在調(diào)用[UIView setNeedDisplay]，或者直接調(diào)用調(diào)用[CAlayer setNeedsDisplay]時，相當(dāng)于給當(dāng)前的layer打上了一個臟標(biāo)記，標(biāo)識為需要重繪，但此時并沒有直接進行繪制。而是會在當(dāng)前的Runloop即將進行休眠時，即CFRunLoopBeforeWaiting狀態(tài)時才開始繪制。
   • [CAlayer setNeedsDisplay]會調(diào)用[CALayer display]
   • 若layer沒有delegate，則會[CALayer drawInContext:]
   • 有delegate判斷是否實現(xiàn)了- (void)displayLayer:(CALayer *)layer異步繪制代理方法
   • 若沒有實現(xiàn)異步繪制的代理方法，則會繼續(xù)進行系統(tǒng)繪制的流程，CALayer內(nèi)部會創(chuàng)建一個Backing Store用于獲取圖形上下文
   • 調(diào)用delegate方法- (void)drawLayer:(CALayer *)layer inContext:(CGContextRef)ctx，并返回- (void)drawRect:(CGRect)rect的回調(diào)
   • 最終 CALayer 都會將位圖提交到 Backing Store ，最后提交給 GPU，繪制結(jié)束

4.解釋一下事件響應(yīng)的過程？
蘋果注冊了一個基于mach port的source1用來接收系統(tǒng)事件，當(dāng)一個硬件事件發(fā)生(觸摸/搖晃/鎖屏等)，首先會由系統(tǒng)的IOKit.framework封裝成一個IOHIDEvent，并且由內(nèi)核接受，內(nèi)核接收到事件之后會通過mach port轉(zhuǎn)發(fā)給App進程，隨后source1即會被觸發(fā)，然后在回調(diào)的內(nèi)部會把IOHIDEvent處理并包裝成UIEvent事件，然后發(fā)送給UIWindow進行響應(yīng)處理。

5.autoreleasePool是在何時進行釋放？
App啟動后，蘋果在主線程的Runloop注冊了兩個observer，第一個observer監(jiān)視的RunLoop的Entry事件，在這個事件的回調(diào)內(nèi)會調(diào)用autoreleasePoolPush()創(chuàng)建自動釋放池，它的優(yōu)先級最高，保證創(chuàng)建的動作在其他所有回調(diào)之前；第二個observer監(jiān)視的RunLoop的BeforWaiting和Exit兩個事件，在BeforWaiting時調(diào)用autoreleasePoolPop()釋放舊池和autoreleasePoolPush()創(chuàng)建新池，在Exit時調(diào)用autoreleasePoolPop()釋放舊池，這個observer的優(yōu)先級最低，保證釋放發(fā)生在其他回調(diào)之后。