本文摘抄自網(wǎng)絡(luò)伽藍(lán)之堂的博客，地址http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/

RunLoop 是 iOS 和 OSX 開發(fā)中非?；A(chǔ)的一個(gè)概念，這篇文章將從 CFRunLoop 的源碼入手，介紹 RunLoop 的概念以及底層實(shí)現(xiàn)原理。之后會(huì)介紹一下在 iOS 中，蘋果是如何利用 RunLoop 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)釋放池、延遲回調(diào)、觸摸事件、屏幕刷新等功能的。

Index

• 1，RunLoop 的概念
• 2，RunLoop 與線程的關(guān)系
• 3，RunLoop 對(duì)外的接口
• 4，RunLoop 的 ModeRunLoop 的內(nèi)部邏輯
• 5，RunLoop 的底層實(shí)現(xiàn)

1，RunLoop 的概念

• 一般來(lái)講，一個(gè)線程一次只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，執(zhí)行完成后線程就會(huì)退出。如果我們需要一個(gè)機(jī)制，讓線程能隨時(shí)處理事件但并不退出，通常的代碼邏輯是這樣的：

function loop() {
    initialize();
    do {
        var message = get_next_message();
        process_message(message);
    } while (message != quit);
}

• 這種模型通常被稱作 Event Loop。 Event Loop 在很多系統(tǒng)和框架里都有實(shí)現(xiàn)，比如 Node.js 的事件處理，比如 Windows 程序的消息循環(huán)，再比如 OSX/iOS 里的 RunLoop。實(shí)現(xiàn)這種模型的關(guān)鍵點(diǎn)在于：如何管理事件/消息，如何讓線程在沒(méi)有處理消息時(shí)休眠以避免資源占用、在有消息到來(lái)時(shí)立刻被喚醒。
• 所以，RunLoop 實(shí)際上就是一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象管理了其需要處理的事件和消息，并提供了一個(gè)入口函數(shù)來(lái)執(zhí)行上面 Event Loop 的邏輯。線程執(zhí)行了這個(gè)函數(shù)后，就會(huì)一直處于這個(gè)函數(shù)內(nèi)部 "接受消息->等待->處理" 的循環(huán)中，直到這個(gè)循環(huán)結(jié)束（比如傳入 quit 的消息），函數(shù)返回。
• OSX/iOS 系統(tǒng)中，提供了兩個(gè)這樣的對(duì)象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架內(nèi)的，它提供了純 C 函數(shù)的 API，所有這些 API 都是線程安全的。NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封裝，提供了面向?qū)ο蟮?API，但是這些 API 不是線程安全的。
• CFRunLoopRef 的代碼是開源的，你可以在這里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/ 下載到整個(gè) CoreFoundation 的源碼來(lái)查看。
  (Update: Swift 開源后，蘋果又維護(hù)了一個(gè)跨平臺(tái)的 CoreFoundation 版本：https://github.com/apple/swift-corelibs-foundation/，這個(gè)版本的源碼可能和現(xiàn)有 iOS 系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)略不一樣，但更容易編譯，而且已經(jīng)適配了 Linux/Windows。)

2，RunLoop 與線程的關(guān)系

• 首先，iOS 開發(fā)中能遇到兩個(gè)線程對(duì)象: pthread_t 和 NSThread。過(guò)去蘋果有份文檔標(biāo)明了 NSThread 只是 pthread_t 的封裝，但那份文檔已經(jīng)失效了，現(xiàn)在它們也有可能都是直接包裝自最底層的 mach thread。蘋果并沒(méi)有提供這兩個(gè)對(duì)象相互轉(zhuǎn)換的接口，但不管怎么樣，可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一對(duì)應(yīng)的。比如，你可以通過(guò) pthread_main_thread_np() 或 [NSThread mainThread] 來(lái)獲取主線程；也可以通過(guò) pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 來(lái)獲取當(dāng)前線程。CFRunLoop 是基于 pthread 來(lái)管理的。
  蘋果不允許直接創(chuàng)建 RunLoop，它只提供了兩個(gè)自動(dòng)獲取的函數(shù)：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。 這兩個(gè)函數(shù)內(nèi)部的邏輯大概是下面這樣:

/// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 訪問(wèn) loopsDic 時(shí)的鎖
static CFSpinLock_t loopsLock;

/// 獲取一個(gè) pthread 對(duì)應(yīng)的 RunLoop。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
    OSSpinLockLock(&loopsLock);
    
    if (!loopsDic) {
        // 第一次進(jìn)入時(shí)，初始化全局Dic，并先為主線程創(chuàng)建一個(gè) RunLoop。
        loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
        CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
    }
    
    /// 直接從 Dictionary 里獲取。
    CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
    
    if (!loop) {
        /// 取不到時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)
        loop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
        /// 注冊(cè)一個(gè)回調(diào)，當(dāng)線程銷毀時(shí)，順便也銷毀其對(duì)應(yīng)的 RunLoop。
        _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
    }
    
    OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
    return loop;
}

CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}

CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}

• 從上面的代碼可以看出，線程和 RunLoop 之間是一一對(duì)應(yīng)的，其關(guān)系是保存在一個(gè)全局的 Dictionary 里。線程剛創(chuàng)建時(shí)并沒(méi)有 RunLoop，如果你不主動(dòng)獲取，那它一直都不會(huì)有。RunLoop 的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時(shí)，RunLoop 的銷毀是發(fā)生在線程結(jié)束時(shí)。你只能在一個(gè)線程的內(nèi)部獲取其 RunLoop（主線程除外）。

3，RunLoop 對(duì)外的接口

在 CoreFoundation 里面關(guān)于 RunLoop 有5個(gè)類:

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef
• CFRunLoopTimerRef
• CFRunLoopObserverRef

其中 CFRunLoopModeRef 類并沒(méi)有對(duì)外暴露，只是通過(guò) CFRunLoopRef 的接口進(jìn)行了封裝。他們的關(guān)系如下:

• RunLoop_0

• 一個(gè) RunLoop 包含若干個(gè) Mode，每個(gè) Mode 又包含若干個(gè) Source/Timer/Observer。每次調(diào)用 RunLoop 的主函數(shù)時(shí)，只能指定其中一個(gè) Mode，這個(gè)Mode被稱作 CurrentMode。如果需要切換 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一個(gè) Mode 進(jìn)入。這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。

• CFRunLoopSourceRef 是事件產(chǎn)生的地方。Source有兩個(gè)版本：Source0 和 Source1。? Source0 只包含了一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），它并不能主動(dòng)觸發(fā)事件。使用時(shí)，你需要先調(diào)用 CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個(gè) Source 標(biāo)記為待處理，然后手動(dòng)調(diào)用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來(lái)喚醒 RunLoop，讓其處理這個(gè)事件。? Source1 包含了一個(gè) mach_port 和一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），被用于通過(guò)內(nèi)核和其他線程相互發(fā)送消息。這種 Source 能主動(dòng)喚醒 RunLoop 的線程，其原理在下面會(huì)講到。

• CFRunLoopTimerRef 是基于時(shí)間的觸發(fā)器，它和 NSTimer 是toll-free bridged 的，可以混用。其包含一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度和一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針）。當(dāng)其加入到 RunLoop 時(shí)，RunLoop會(huì)注冊(cè)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，當(dāng)時(shí)間點(diǎn)到時(shí)，RunLoop會(huì)被喚醒以執(zhí)行那個(gè)回調(diào)。

• CFRunLoopObserverRef 是觀察者，每個(gè) Observer 都包含了一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針），當(dāng) RunLoop 的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，觀察者就能通過(guò)回調(diào)接受到這個(gè)變化。可以觀測(cè)的時(shí)間點(diǎn)有以下幾個(gè)：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即將進(jìn)入Loop
    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即將處理 Timer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理 Source
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即將進(jìn)入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 剛從休眠中喚醒
    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即將退出Loop
};

• 上面的 Source/Timer/Observer 被統(tǒng)稱為 mode item，一個(gè) item 可以被同時(shí)加入多個(gè) mode。但一個(gè) item 被重復(fù)加入同一個(gè) mode 時(shí)是不會(huì)有效果的。如果一個(gè) mode 中一個(gè) item 都沒(méi)有，則 RunLoop 會(huì)直接退出，不進(jìn)入循環(huán)。

RunLoop 的 Mode

CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的結(jié)構(gòu)大致如下：

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;            // Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"
    CFMutableSetRef _sources0;    // Set
    CFMutableSetRef _sources1;    // Set
    CFMutableArrayRef _observers; // Array
    CFMutableArrayRef _timers;    // Array
    ...
};

struct __CFRunLoop {
    CFMutableSetRef _commonModes;     // Set
    CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set<Source/Observer/Timer>
    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode
    CFMutableSetRef _modes;           // Set
    ...
};

• 這里有個(gè)概念叫 "CommonModes"：一個(gè) Mode 可以將自己標(biāo)記為"Common"屬性（通過(guò)將其 ModeName 添加到 RunLoop 的 "commonModes" 中）。每當(dāng) RunLoop 的內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，RunLoop 都會(huì)自動(dòng)將 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 "Common" 標(biāo)記的所有Mode里。

• 應(yīng)用場(chǎng)景舉例：主線程的 RunLoop 里有兩個(gè)預(yù)置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。這兩個(gè) Mode 都已經(jīng)被標(biāo)記為"Common"屬性。DefaultMode 是 App 平時(shí)所處的狀態(tài)，TrackingRunLoopMode 是追蹤 ScrollView 滑動(dòng)時(shí)的狀態(tài)。當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè) Timer 并加到 DefaultMode 時(shí)，Timer 會(huì)得到重復(fù)回調(diào)，但此時(shí)滑動(dòng)一個(gè)TableView時(shí)，RunLoop 會(huì)將 mode 切換為 TrackingRunLoopMode，這時(shí) Timer 就不會(huì)被回調(diào)，并且也不會(huì)影響到滑動(dòng)操作。

• 有時(shí)你需要一個(gè) Timer，在兩個(gè) Mode 中都能得到回調(diào)，一種辦法就是將這個(gè) Timer 分別加入這兩個(gè) Mode。還有一種方式，就是將 Timer 加入到頂層的 RunLoop 的 "commonModeItems" 中。"commonModeItems" 被 RunLoop 自動(dòng)更新到所有具有"Common"屬性的 Mode 里去。

• CFRunLoop對(duì)外暴露的管理 Mode 接口只有下面2個(gè):

CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);

• Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面幾個(gè)：

CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);
CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);

• 你只能通過(guò) mode name 來(lái)操作內(nèi)部的 mode，當(dāng)你傳入一個(gè)新的 mode name 但 RunLoop 內(nèi)部沒(méi)有對(duì)應(yīng) mode 時(shí)，RunLoop會(huì)自動(dòng)幫你創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的 CFRunLoopModeRef。對(duì)于一個(gè) RunLoop 來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的 mode 只能增加不能刪除。
• 蘋果公開提供的 Mode 有兩個(gè)：kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode) 和 UITrackingRunLoopMode，你可以用這兩個(gè) Mode Name 來(lái)操作其對(duì)應(yīng)的 Mode。
• 同時(shí)蘋果還提供了一個(gè)操作 Common 標(biāo)記的字符串：kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes)，你可以用這個(gè)字符串來(lái)操作 Common Items，或標(biāo)記一個(gè) Mode 為 "Common"。使用時(shí)注意區(qū)分這個(gè)字符串和其他 mode name。

4，RunLoop 的內(nèi)部邏輯

• 根據(jù)蘋果在文檔里的說(shuō)明，RunLoop 內(nèi)部的邏輯大致如下:
  
  RunLoop_1
• 其內(nèi)部代碼整理如下 （太長(zhǎng)了不想看可以直接跳過(guò)去，后面會(huì)有說(shuō)明）：

/// 用DefaultMode啟動(dòng)
void CFRunLoopRun(void) {
    CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}

/// 用指定的Mode啟動(dòng)，允許設(shè)置RunLoop超時(shí)時(shí)間
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {
    return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}

/// RunLoop的實(shí)現(xiàn)
int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {
    
    /// 首先根據(jù)modeName找到對(duì)應(yīng)mode
    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);
    /// 如果mode里沒(méi)有source/timer/observer, 直接返回。
    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;
    
    /// 1. 通知 Observers: RunLoop 即將進(jìn)入 loop。
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    
    /// 內(nèi)部函數(shù)，進(jìn)入loop
    __CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {
        
        Boolean sourceHandledThisLoop = NO;
        int retVal = 0;
        do {
            
            /// 2. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發(fā) Timer 回調(diào)。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);
            /// 3. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發(fā) Source0 (非port) 回調(diào)。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);
            /// 執(zhí)行被加入的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
            
            /// 4. RunLoop 觸發(fā) Source0 (非port) 回調(diào)。
            sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);
            /// 執(zhí)行被加入的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
            
            /// 5. 如果有 Source1 (基于port) 處于 ready 狀態(tài)，直接處理這個(gè) Source1 然后跳轉(zhuǎn)去處理消息。
            if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {
                Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)
                if (hasMsg) goto handle_msg;
            }
            
            /// 通知 Observers: RunLoop 的線程即將進(jìn)入休眠(sleep)。
            if (!sourceHandledThisLoop) {
                __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
            }
            
            /// 7. 調(diào)用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。線程將進(jìn)入休眠, 直到被下面某一個(gè)事件喚醒。
            /// ? 一個(gè)基于 port 的Source 的事件。
            /// ? 一個(gè) Timer 到時(shí)間了
            /// ? RunLoop 自身的超時(shí)時(shí)間到了
            /// ? 被其他什么調(diào)用者手動(dòng)喚醒
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {
                mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg
            }
            
            /// 8. 通知 Observers: RunLoop 的線程剛剛被喚醒了。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);
            
            /// 收到消息，處理消息。
            handle_msg:
                
                /// 9.1 如果一個(gè) Timer 到時(shí)間了，觸發(fā)這個(gè)Timer的回調(diào)。
                if (msg_is_timer) {
                __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())
            }
                
                /// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，執(zhí)行block。
            else if (msg_is_dispatch) {
                __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
            }
                
                /// 9.3 如果一個(gè) Source1 (基于port) 發(fā)出事件了，處理這個(gè)事件
            else {
                CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);
                sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);
                if (sourceHandledThisLoop) {
                    mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);
                }
            }
            
            /// 執(zhí)行加入到Loop的block
            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
            
            
            if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
                /// 進(jìn)入loop時(shí)參數(shù)說(shuō)處理完事件就返回。
                retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
            } else if (timeout) {
                /// 超出傳入?yún)?shù)標(biāo)記的超時(shí)時(shí)間了
                retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
            } else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {
                /// 被外部調(diào)用者強(qiáng)制停止了
                retVal = kCFRunLoopRunStopped;
            } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {
                /// source/timer/observer一個(gè)都沒(méi)有了
                retVal = kCFRunLoopRunFinished;
            }
            
            /// 如果沒(méi)超時(shí)，mode里沒(méi)空，loop也沒(méi)被停止，那繼續(xù)loop。
        } while (retVal == 0);
    }
    
    /// 10. 通知 Observers: RunLoop 即將退出。
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}

• 可以看到，實(shí)際上 RunLoop 就是這樣一個(gè)函數(shù)，其內(nèi)部是一個(gè) do-while 循環(huán)。當(dāng)你調(diào)用 CFRunLoopRun() 時(shí)，線程就會(huì)一直停留在這個(gè)循環(huán)里；直到超時(shí)或被手動(dòng)停止，該函數(shù)才會(huì)返回。

5，RunLoop 的底層實(shí)現(xiàn)

• 從上面代碼可以看到，RunLoop 的核心是基于 mach port 的，其進(jìn)入休眠時(shí)調(diào)用的函數(shù)是 mach_msg()。為了解釋這個(gè)邏輯，下面稍微介紹一下 OSX/iOS 的系統(tǒng)架構(gòu)。

RunLoop_3

• 蘋果官方將整個(gè)系統(tǒng)大致劃分為上述4個(gè)層次：應(yīng)用層包括用戶能接觸到的圖形應(yīng)用，例如 Spotlight、Aqua、SpringBoard 等。應(yīng)用框架層即開發(fā)人員接觸到的 Cocoa 等框架。核心框架層包括各種核心框架、OpenGL 等內(nèi)容。Darwin 即操作系統(tǒng)的核心，包括系統(tǒng)內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、Shell 等內(nèi)容，這一層是開源的，其所有源碼都可以在 opensource.apple.com 里找到。
  我們?cè)谏钊肟匆幌?Darwin 這個(gè)核心的架構(gòu)：

RunLoop_4

• 其中，在硬件層上面的三個(gè)組成部分：Mach、BSD、IOKit (還包括一些上面沒(méi)標(biāo)注的內(nèi)容)，共同組成了 XNU 內(nèi)核。XNU 內(nèi)核的內(nèi)環(huán)被稱作 Mach，其作為一個(gè)微內(nèi)核，僅提供了諸如處理器調(diào)度、IPC (進(jìn)程間通信)等非常少量的基礎(chǔ)服務(wù)。BSD 層可以看作圍繞 Mach 層的一個(gè)外環(huán)，其提供了諸如進(jìn)程管理、文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等功能。IOKit 層是為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供了一個(gè)面向?qū)ο?C++)的一個(gè)框架。
• Mach 本身提供的 API 非常有限，而且蘋果也不鼓勵(lì)使用 Mach 的 API，但是這些API非?；A(chǔ)，如果沒(méi)有這些API的話，其他任何工作都無(wú)法實(shí)施。在 Mach 中，所有的東西都是通過(guò)自己的對(duì)象實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)程、線程和虛擬內(nèi)存都被稱為"對(duì)象"。和其他架構(gòu)不同， Mach 的對(duì)象間不能直接調(diào)用，只能通過(guò)消息傳遞的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的通信。"消息"是 Mach 中最基礎(chǔ)的概念，消息在兩個(gè)端口 (port) 之間傳遞，這就是 Mach 的 IPC (進(jìn)程間通信) 的核心。

Mach 的消息定義是在 <mach/message.h> 頭文件的，很簡(jiǎn)單：

typedef struct {
    mach_msg_header_t header;
    mach_msg_body_t body;
} mach_msg_base_t;

typedef struct {
    mach_msg_bits_t msgh_bits;
    mach_msg_size_t msgh_size;
    mach_port_t msgh_remote_port;
    mach_port_t msgh_local_port;
    mach_port_name_t msgh_voucher_port;
    mach_msg_id_t msgh_id;
} mach_msg_header_t;

• 一條 Mach 消息實(shí)際上就是一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)包 (BLOB)，其頭部定義了當(dāng)前端口 local_port 和目標(biāo)端口 remote_port，
• 發(fā)送和接受消息是通過(guò)同一個(gè) API 進(jìn)行的，其 option 標(biāo)記了消息傳遞的方向：

mach_msg_return_t mach_msg(
 mach_msg_header_t *msg,
 mach_msg_option_t option,
 mach_msg_size_t send_size,
 mach_msg_size_t rcv_size,
 mach_port_name_t rcv_name,
 mach_msg_timeout_t timeout,
 mach_port_name_t notify);

• 為了實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)送和接收，mach_msg() 函數(shù)實(shí)際上是調(diào)用了一個(gè) Mach 陷阱 (trap)，即函數(shù)mach_msg_trap()，陷阱這個(gè)概念在 Mach 中等同于系統(tǒng)調(diào)用。當(dāng)你在用戶態(tài)調(diào)用 mach_msg_trap() 時(shí)會(huì)觸發(fā)陷阱機(jī)制，切換到內(nèi)核態(tài)；內(nèi)核態(tài)中內(nèi)核實(shí)現(xiàn)的 mach_msg() 函數(shù)會(huì)完成實(shí)際的工作，如下圖：

• RunLoop_5
  
  這些概念可以參考維基百科: System_call、Trap_(computing)。

• RunLoop 的核心就是一個(gè) mach_msg() (見上面代碼的第7步)，RunLoop 調(diào)用這個(gè)函數(shù)去接收消息，如果沒(méi)有別人發(fā)送 port 消息過(guò)來(lái)，內(nèi)核會(huì)將線程置于等待狀態(tài)。例如你在模擬器里跑起一個(gè) iOS 的 App，然后在 App 靜止時(shí)點(diǎn)擊暫停，你會(huì)看到主線程調(diào)用棧是停留在 mach_msg_trap() 這個(gè)地方。

• 關(guān)于具體的如何利用 mach port 發(fā)送信息，可以看看 NSHipster 這一篇文章，或者這里的中文翻譯 。

• 關(guān)于Mach的歷史可以看看這篇很有趣的文章：Mac OS X 背后的故事（三）Mach 之父 Avie Tevanian。