RunLoop 的概念
RunLoop 與線程的關(guān)系
RunLoop 對(duì)外的接口
RunLoop 的 Mode
RunLoop 的內(nèi)部邏輯
RunLoop 的底層實(shí)現(xiàn)
蘋果用 RunLoop 實(shí)現(xiàn)的功能
AutoreleasePool
事件響應(yīng)
手勢(shì)識(shí)別
界面更新
定時(shí)器
PerformSelecter
關(guān)于GCD
關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求
RunLoop 的實(shí)際應(yīng)用舉例
AFNetworking
AsyncDisplayKit
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。
RunLoop 與線程的關(guān)系
首先，iOS 開(kāi)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）。
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:
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(kāi)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)：
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：
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):
Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面幾個(gè)：
蘋果公開(kāi)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。
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:
/// 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);
}
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)。
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(kāi)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(kāi)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)：
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非常基礎(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 的消息定義是在頭文件的，很簡(jiǎn)單：
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：
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
蘋果用 RunLoop 實(shí)現(xiàn)的功能
首先我們可以看一下 App 啟動(dòng)后 RunLoop 的狀態(tài)：
CFRunLoop {
current mode = kCFRunLoopDefaultMode
common modes = {
UITrackingRunLoopMode
kCFRunLoopDefaultMode
}
common mode items = {
// source0 (manual)
CFRunLoopSource {order =-1, {
callout = _UIApplicationHandleEventQueue}}
CFRunLoopSource {order =-1, {
callout = PurpleEventSignalCallback }}
CFRunLoopSource {order = 0, {
callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler}}
// source1 (mach port)
CFRunLoopSource {order = 0,? {port = 17923}}
CFRunLoopSource {order = 0,? {port = 12039}}
CFRunLoopSource {order = 0,? {port = 16647}}
CFRunLoopSource {order =-1, {
callout = PurpleEventCallback}}
CFRunLoopSource {order = 0, {port = 2407,
callout = _ZL20notify_port_callbackP12__CFMachPortPvlS1_}}
CFRunLoopSource {order = 0, {port = 1c03,
callout = __IOHIDEventSystemClientAvailabilityCallback}}
CFRunLoopSource {order = 0, {port = 1b03,
callout = __IOHIDEventSystemClientQueueCallback}}
CFRunLoopSource {order = 1, {port = 1903,
callout = __IOMIGMachPortPortCallback}}
// Ovserver
CFRunLoopObserver {order = -2147483647, activities = 0x1, // Entry
callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler}
CFRunLoopObserver {order = 0, activities = 0x20,? ? ? ? ? // BeforeWaiting
callout = _UIGestureRecognizerUpdateObserver}
CFRunLoopObserver {order = 1999000, activities = 0xa0,? ? // BeforeWaiting | Exit
callout = _afterCACommitHandler}
CFRunLoopObserver {order = 2000000, activities = 0xa0,? ? // BeforeWaiting | Exit
callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv}
CFRunLoopObserver {order = 2147483647, activities = 0xa0, // BeforeWaiting | Exit
callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler}
// Timer
CFRunLoopTimer {firing = No, interval = 3.1536e+09, tolerance = 0,
next fire date = 453098071 (-4421.76019 @ 96223387169499),
callout = _ZN2CAL14timer_callbackEP16__CFRunLoopTimerPv (QuartzCore.framework)}
},
modes ＝ {
CFRunLoopMode? {
sources0 =? { /* same as 'common mode items' */ },
sources1 =? { /* same as 'common mode items' */ },
observers = { /* same as 'common mode items' */ },
timers =? ? { /* same as 'common mode items' */ },
},
CFRunLoopMode? {
sources0 =? { /* same as 'common mode items' */ },
sources1 =? { /* same as 'common mode items' */ },
observers = { /* same as 'common mode items' */ },
timers =? ? { /* same as 'common mode items' */ },
},
CFRunLoopMode? {
sources0 = {
CFRunLoopSource {order = 0, {
callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler}}
},
sources1 = (null),
observers = {
CFRunLoopObserver >{activities = 0xa0, order = 2000000,
callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv}
)},
timers = (null),
},
CFRunLoopMode? {
sources0 = {
CFRunLoopSource {order = -1, {
callout = PurpleEventSignalCallback}}
},
sources1 = {
CFRunLoopSource {order = -1, {
callout = PurpleEventCallback}}
},
observers = (null),
timers = (null),
},
CFRunLoopMode? {
sources0 = (null),
sources1 = (null),
observers = (null),
timers = (null),
}
}
}
可以看到，系統(tǒng)默認(rèn)注冊(cè)了5個(gè)Mode:
1. kCFRunLoopDefaultMode: App的默認(rèn) Mode，通常主線程是在這個(gè) Mode 下運(yùn)行的。
2. UITrackingRunLoopMode: 界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動(dòng)，保證界面滑動(dòng)時(shí)不受其他 Mode 影響。
3. UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動(dòng) App 時(shí)第進(jìn)入的第一個(gè) Mode，啟動(dòng)完成后就不再使用。
4: GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到。
5: kCFRunLoopCommonModes: 這是一個(gè)占位的 Mode，沒(méi)有實(shí)際作用。
你可以在這里看到更多的蘋果內(nèi)部的 Mode，但那些 Mode 在開(kāi)發(fā)中就很難遇到了。
當(dāng) RunLoop 進(jìn)行回調(diào)時(shí)，一般都是通過(guò)一個(gè)很長(zhǎng)的函數(shù)調(diào)用出去 (call out), 當(dāng)你在你的代碼中下斷點(diǎn)調(diào)試時(shí)，通常能在調(diào)用棧上看到這些函數(shù)。下面是這幾個(gè)函數(shù)的整理版本，如果你在調(diào)用棧中看到這些長(zhǎng)函數(shù)名，在這里查找一下就能定位到具體的調(diào)用地點(diǎn)了
{
/// 1. 通知Observers，即將進(jìn)入RunLoop
/// 此處有Observer會(huì)創(chuàng)建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);
do {
/// 2. 通知 Observers: 即將觸發(fā) Timer 回調(diào)。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);
/// 3. 通知 Observers: 即將觸發(fā) Source (非基于port的,Source0) 回調(diào)。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 4. 觸發(fā) Source0 (非基于port的) 回調(diào)。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 6. 通知Observers，即將進(jìn)入休眠
/// 此處有Observer釋放并新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);
/// 7. sleep to wait msg.
mach_msg() -> mach_msg_trap();
/// 8. 通知Observers，線程被喚醒
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);
/// 9. 如果是被Timer喚醒的，回調(diào)Timer
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);
/// 9. 如果是被dispatch喚醒的，執(zhí)行所有調(diào)用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);
/// 9. 如果如果Runloop是被 Source1 (基于port的) 的事件喚醒了，處理這個(gè)事件
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);
} while (...);
/// 10. 通知Observers，即將退出RunLoop
/// 此處有Observer釋放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);
}
AutoreleasePool
App啟動(dòng)后，蘋果在主線程 RunLoop 里注冊(cè)了兩個(gè) Observer，其回調(diào)都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
第一個(gè) Observer 監(jiān)視的事件是 Entry(即將進(jìn)入Loop)，其回調(diào)內(nèi)會(huì)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPush() 創(chuàng)建自動(dòng)釋放池。其 order 是-2147483647，優(yōu)先級(jí)最高，保證創(chuàng)建釋放池發(fā)生在其他所有回調(diào)之前。
第二個(gè) Observer 監(jiān)視了兩個(gè)事件： BeforeWaiting(準(zhǔn)備進(jìn)入休眠) 時(shí)調(diào)用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 釋放舊的池并創(chuàng)建新池；Exit(即將退出Loop) 時(shí)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPop() 來(lái)釋放自動(dòng)釋放池。這個(gè) Observer 的 order 是 2147483647，優(yōu)先級(jí)最低，保證其釋放池子發(fā)生在其他所有回調(diào)之后。
在主線程執(zhí)行的代碼，通常是寫在諸如事件回調(diào)、Timer回調(diào)內(nèi)的。這些回調(diào)會(huì)被 RunLoop 創(chuàng)建好的 AutoreleasePool 環(huán)繞著，所以不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，開(kāi)發(fā)者也不必顯示創(chuàng)建 Pool 了。
事件響應(yīng)
蘋果注冊(cè)了一個(gè) Source1 (基于 mach port 的) 用來(lái)接收系統(tǒng)事件，其回調(diào)函數(shù)為 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()
當(dāng)一個(gè)硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃等)發(fā)生后，首先由 IOKit.framework 生成一個(gè) IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。這個(gè)過(guò)程的詳細(xì)情況可以參考這里。SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等)，觸摸，加速，接近傳感器等幾種 Event，隨后用 mach port 轉(zhuǎn)發(fā)給需要的App進(jìn)程。隨后蘋果注冊(cè)的那個(gè) Source1 就會(huì)觸發(fā)回調(diào)，并調(diào)用 _UIApplicationHandleEventQueue() 進(jìn)行應(yīng)用內(nèi)部的分發(fā)。
_UIApplicationHandleEventQueue() 會(huì)把 IOHIDEvent 處理并包裝成 UIEvent 進(jìn)行處理或分發(fā)，其中包括識(shí)別 UIGesture/處理屏幕旋轉(zhuǎn)/發(fā)送給 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 點(diǎn)擊、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在這個(gè)回調(diào)中完成的。
手勢(shì)識(shí)別
當(dāng)上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 識(shí)別了一個(gè)手勢(shì)時(shí)，其首先會(huì)調(diào)用 Cancel 將當(dāng)前的 touchesBegin/Move/End 系列回調(diào)打斷。隨后系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)的 UIGestureRecognizer 標(biāo)記為待處理。
蘋果注冊(cè)了一個(gè) Observer 監(jiān)測(cè) BeforeWaiting (Loop即將進(jìn)入休眠) 事件，這個(gè)Observer的回調(diào)函數(shù)是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其內(nèi)部會(huì)獲取所有剛被標(biāo)記為待處理的 GestureRecognizer，并執(zhí)行GestureRecognizer的回調(diào)。
當(dāng)有 UIGestureRecognizer 的變化(創(chuàng)建/銷毀/狀態(tài)改變)時(shí)，這個(gè)回調(diào)都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)處理。
界面更新
當(dāng)在操作 UI 時(shí)，比如改變了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的層次時(shí)，或者手動(dòng)調(diào)用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，這個(gè) UIView/CALayer 就被標(biāo)記為待處理，并被提交到一個(gè)全局的容器去。
蘋果注冊(cè)了一個(gè) Observer 監(jiān)聽(tīng) BeforeWaiting(即將進(jìn)入休眠) 和 Exit (即將退出Loop) 事件，回調(diào)去執(zhí)行一個(gè)很長(zhǎng)的函數(shù)：
_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。這個(gè)函數(shù)里會(huì)遍歷所有待處理的 UIView/CAlayer 以執(zhí)行實(shí)際的繪制和調(diào)整，并更新 UI 界面。
這個(gè)函數(shù)內(nèi)部的調(diào)用棧大概是這樣的：
定時(shí)器
NSTimer 其實(shí)就是 CFRunLoopTimerRef，他們之間是 toll-free bridged 的。一個(gè) NSTimer 注冊(cè)到 RunLoop 后，RunLoop 會(huì)為其重復(fù)的時(shí)間點(diǎn)注冊(cè)好事件。例如 10:00, 10:10, 10:20 這幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)。RunLoop為了節(jié)省資源，并不會(huì)在非常準(zhǔn)確的時(shí)間點(diǎn)回調(diào)這個(gè)Timer。Timer 有個(gè)屬性叫做 Tolerance (寬容度)，標(biāo)示了當(dāng)時(shí)間點(diǎn)到后，容許有多少最大誤差。
如果某個(gè)時(shí)間點(diǎn)被錯(cuò)過(guò)了，例如執(zhí)行了一個(gè)很長(zhǎng)的任務(wù)，則那個(gè)時(shí)間點(diǎn)的回調(diào)也會(huì)跳過(guò)去，不會(huì)延后執(zhí)行。就比如等公交，如果 10:10 時(shí)我忙著玩手機(jī)錯(cuò)過(guò)了那個(gè)點(diǎn)的公交，那我只能等 10:20 這一趟了。
CADisplayLink 是一個(gè)和屏幕刷新率一致的定時(shí)器（但實(shí)際實(shí)現(xiàn)原理更復(fù)雜，和 NSTimer 并不一樣，其內(nèi)部實(shí)際是操作了一個(gè) Source）。如果在兩次屏幕刷新之間執(zhí)行了一個(gè)長(zhǎng)任務(wù)，那其中就會(huì)有一幀被跳過(guò)去（和 NSTimer 相似），造成界面卡頓的感覺(jué)。在快速滑動(dòng)TableView時(shí)，即使一幀的卡頓也會(huì)讓用戶有所察覺(jué)。Facebook 開(kāi)源的 AsyncDisplayLink 就是為了解決界面卡頓的問(wèn)題，其內(nèi)部也用到了 RunLoop
PerformSelecter
當(dāng)調(diào)用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后，實(shí)際上其內(nèi)部會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Timer 并添加到當(dāng)前線程的 RunLoop 中。所以如果當(dāng)前線程沒(méi)有 RunLoop，則這個(gè)方法會(huì)失效。
當(dāng)調(diào)用 performSelector:onThread: 時(shí)，實(shí)際上其會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Timer 加到對(duì)應(yīng)的線程去，同樣的，如果對(duì)應(yīng)線程沒(méi)有 RunLoop 該方法也會(huì)失效。
關(guān)于GCD
當(dāng)調(diào)用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時(shí)，libDispatch 會(huì)向主線程的 RunLoop 發(fā)送消息，RunLoop會(huì)被喚醒，并從消息中取得這個(gè) block，并在回調(diào) __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() 里執(zhí)行這個(gè) block。但這個(gè)邏輯僅限于 dispatch 到主線程，dispatch 到其他線程仍然是由 libDispatch 處理的。
關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求
iOS 中，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的接口自下至上有如下幾層:
? CFSocket 是最底層的接口，只負(fù)責(zé) socket 通信。
? CFNetwork 是基于 CFSocket 等接口的上層封裝，ASIHttpRequest 工作于這一層。
? NSURLConnection 是基于 CFNetwork 的更高層的封裝，提供面向?qū)ο蟮慕涌?，AFNetworking 工作于這一層。
? NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口，表面上是和 NSURLConnection 并列的，但底層仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 線程)，AFNetworking2 和 Alamofire 工作于這一層
下面主要介紹下 NSURLConnection 的工作過(guò)程。
通常使用 NSURLConnection 時(shí)，你會(huì)傳入一個(gè) Delegate，當(dāng)調(diào)用了 [connection start] 后，這個(gè) Delegate 就會(huì)不停收到事件回調(diào)。實(shí)際上，start 這個(gè)函數(shù)的內(nèi)部會(huì)會(huì)獲取 CurrentRunLoop，然后在其中的 DefaultMode 添加了4個(gè) Source0 (即需要手動(dòng)觸發(fā)的Source)。CFMultiplexerSource 是負(fù)責(zé)各種 Delegate 回調(diào)的，CFHTTPCookieStorage 是處理各種 Cookie 的。
當(dāng)開(kāi)始網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，我們可以看到 NSURLConnection 創(chuàng)建了兩個(gè)新線程：com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 線程是處理底層 socket 連接的。NSURLConnectionLoader 這個(gè)線程內(nèi)部會(huì)使用 RunLoop 來(lái)接收底層 socket 的事件，并通過(guò)之前添加的 Source0 通知到上層的 Delegate。
NSURLConnectionLoader 中的 RunLoop 通過(guò)一些基于 mach port 的 Source 接收來(lái)自底層 CFSocket 的通知。當(dāng)收到通知后，其會(huì)在合適的時(shí)機(jī)向 CFMultiplexerSource 等 Source0 發(fā)送通知，同時(shí)喚醒 Delegate 線程的 RunLoop 來(lái)讓其處理這些通知。CFMultiplexerSource 會(huì)在 Delegate 線程的 RunLoop 對(duì) Delegate 執(zhí)行實(shí)際的回調(diào)。
RunLoop 的實(shí)際應(yīng)用舉例
AFNetworking
AFURLConnectionOperation 這個(gè)類是基于 NSURLConnection 構(gòu)建的，其希望能在后臺(tái)線程接收 Delegate 回調(diào)。為此 AFNetworking 單獨(dú)創(chuàng)建了一個(gè)線程，并在這個(gè)線程中啟動(dòng)了一個(gè) RunLoop：
RunLoop 啟動(dòng)前內(nèi)部必須要有至少一個(gè) Timer/Observer/Source，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先創(chuàng)建了一個(gè)新的 NSMachPort 添加進(jìn)去了。通常情況下，調(diào)用者需要持有這個(gè) NSMachPort (mach_port) 并在外部線程通過(guò)這個(gè) port 發(fā)送消息到 loop 內(nèi)；但此處添加 port 只是為了讓 RunLoop 不至于退出，并沒(méi)有用于實(shí)際的發(fā)送消息。
AsyncDisplayKit
AsyncDisplayKit 是 Facebook 推出的用于保持界面流暢性的框架，其原理大致如下：
UI 線程中一旦出現(xiàn)繁重的任務(wù)就會(huì)導(dǎo)致界面卡頓，這類任務(wù)通常分為3類：排版，繪制，UI對(duì)象操作。
排版通常包括計(jì)算視圖大小、計(jì)算文本高度、重新計(jì)算子式圖的排版等操作。
繪制一般有文本繪制 (例如 CoreText)、圖片繪制 (例如預(yù)先解壓)、元素繪制 (Quartz)等操作。
UI對(duì)象操作通常包括 UIView/CALayer 等 UI 對(duì)象的創(chuàng)建、設(shè)置屬性和銷毀。
其中前兩類操作可以通過(guò)各種方法扔到后臺(tái)線程執(zhí)行，而最后一類操作只能在主線程完成，并且有時(shí)后面的操作需要依賴前面操作的結(jié)果 （例如TextView創(chuàng)建時(shí)可能需要提前計(jì)算出文本的大?。?。ASDK 所做的，就是盡量將能放入后臺(tái)的任務(wù)放入后臺(tái)，不能的則盡量推遲 (例如視圖的創(chuàng)建、屬性的調(diào)整)。
為此，ASDK 創(chuàng)建了一個(gè)名為 ASDisplayNode 的對(duì)象，并在內(nèi)部封裝了 UIView/CALayer，它具有和 UIView/CALayer 相似的屬性，例如 frame、backgroundColor等。所有這些屬性都可以在后臺(tái)線程更改，開(kāi)發(fā)者可以只通過(guò) Node 來(lái)操作其內(nèi)部的 UIView/CALayer，這樣就可以將排版和繪制放入了后臺(tái)線程。但是無(wú)論怎么操作，這些屬性總需要在某個(gè)時(shí)刻同步到主線程的 UIView/CALayer 去。
ASDK 仿照 QuartzCore/UIKit 框架的模式，實(shí)現(xiàn)了一套類似的界面更新的機(jī)制：即在主線程的 RunLoop 中添加一個(gè) Observer，監(jiān)聽(tīng)了 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit 事件，在收到回調(diào)時(shí)，遍歷所有之前放入隊(duì)列的待處理的任務(wù)，然后一一執(zhí)行。
具體的代碼可以看這里：_ASAsyncTransactionGroup。
