<h1>本文章完全引用bireme的文章 .</h1>

<h2>RunLoop的概念<h2>

<h4>一般來(lái)講,一個(gè)縣城一次只執(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,讓線程隨時(shí)處理事件并不退出.通常代碼的邏輯是這樣的:

<pre>
function loop ( ) { initialize( ); do { var message = get_next_message ( ); process_message (message); }while (message @= quit); }
</pre>

這種模型通常被稱(chēng)作 Event Loop. EventLoop 在很多系統(tǒng)和框架里面都有實(shí)現(xiàn),比如Node.js的事件處理,Windows程序的消息循環(huán) OSX/iOS的RunLoop.實(shí)現(xiàn)這種模型的關(guān)鍵在于:如何管理事件/消息,如何讓線程在沒(méi)有處理消息時(shí)休眠以免占用資源,在有消息時(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)象管理了其所需要處理的事件和消息.并提供了一個(gè)入口執(zhí)行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 "接收消息"->等待->處理 的循環(huán)中,知道循環(huán)結(jié)束,函數(shù)返回.
iOS系統(tǒng)中,提供了二哥這樣的對(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(kāi)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(kāi)源后，蘋(píng)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。)

RunLoop 與線程的關(guān)系

首先,IOS會(huì)遇到pthread_t 和NSThred. 過(guò)去蘋(píng)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(píng)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(píng)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:

<pre>
`/// 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(xiāo)毀時(shí)，順便也銷(xiāo)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());
}`
</pre>

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(xiāo)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(lèi):

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

其中 CFRunLoopModeRef 類(lèi)并沒(méi)有對(duì)外暴露，只是通過(guò) CFRunLoopRef 的接口進(jìn)行了封裝。

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), 值能指定其中的一個(gè)Mode,這個(gè)Mode被稱(chēng)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。

CFRunLoopRef 是事件產(chǎn)生的地方.Source有二個(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?？梢杂^測(cè)的時(shí)間點(diǎn)有以下幾個(gè)：

<pre>`

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
};
`</pre>

上面的 Source/Timer/Observer 被統(tǒng)稱(chēng)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：

<pre>
`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
...
};`</pre>

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):

<pre>CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName); CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);</pre>

Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面幾個(gè)：

<pre>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);</pre>

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(píng)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(píng)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)部運(yùn)行邏輯

1.通知Observer,即將進(jìn)入Loop
2.通知Observer,將要處理Timer
3.通知Observer,將要處理Source0
4.處理Source0
5.如果有Source1,跳到9
6.通知Observer,線程即將休眠
7.休眠,等待喚醒 ->Source0 (port) Timer 外部手動(dòng)喚醒
8.通知Observer ,線程剛被喚醒
9.處理喚醒時(shí)收到的消息,之后跳回2
10.通知Observer:即將退出loop

<pre>`
/// 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);

}
`</pre>

蘋(píng)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)：

<pre>`
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),
    }
}

}
`</pre>

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(píng)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：

<pre>`
{
/// 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);

}
`</pre>

AutoreleasePool

App啟動(dòng)后，蘋(píng)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(xiě)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(píng)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(píng)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(píng)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(xiāo)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(píng)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：
<pre>_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv() QuartzCore:CA::Transaction::observer_callback: CA::Transaction::commit(); CA::Context::commit_transaction(); CA::Layer::layout_and_display_if_needed(); CA::Layer::layout_if_needed(); [CALayer layoutSublayers]; [UIView layoutSubviews]; CA::Layer::display_if_needed(); [CALayer display]; [UIView drawRect];</pre>

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(hù)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，這個(gè)稍后我會(huì)再單獨(dú)寫(xiě)一頁(yè)博客來(lái)分析。

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

實(shí)際上 RunLoop 底層也會(huì)用到 GCD 的東西，比如 RunLoop 是用 dispatch_source_t 實(shí)現(xiàn)的 Timer（評(píng)論中有人提醒，NSTimer 是用了 XNU 內(nèi)核的 mk_timer，我也仔細(xì)調(diào)試了一下，發(fā)現(xiàn) NSTimer 確實(shí)是由 mk_timer 驅(qū)動(dòng)，而非 GCD 驅(qū)動(dòng)的）。但同時(shí) GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop， 例如 dispatch_async()。
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:

<code>
CFSocket
CFNetwork ->ASIHttpRequest
NSURLConnection ->AFNetworking
NSURLSession ->AFNetworking2, Alamofire</code>

? 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蟮慕涌冢珹FNetworking 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。

RunLoop_network