RunLoop 是 iOS 和 OSX 開發(fā)中非常基礎(chǔ)的一個(gè)概念，這篇文章將從 CFRunLoop 的源碼入手寓调，介紹 RunLoop 的概念以及底層實(shí)現(xiàn)原理草姻。之后會(huì)介紹一下在 iOS 中鼓择，蘋果是如何利用 RunLoop 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)釋放池、延遲回調(diào)、觸摸事件橄登、屏幕刷新等功能的市咽。
Index
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)講鸵鸥，一個(gè)線程一次只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)颖侄，執(zhí)行完成后線程就會(huì)退出。如果我們需要一個(gè)機(jī)制载萌，讓線程能隨時(shí)處理事件但并不退出惧财，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)扭仁，比如 Node.js 的事件處理垮衷，比如 Windows 程序的消息循環(huán)，再比如 OSX/iOS 里的 RunLoop乖坠。實(shí)現(xiàn)這種模型的關(guān)鍵點(diǎn)在于：如何管理事件/消息搀突，如何讓線程在沒有處理消息時(shí)休眠以避免資源占用、在有消息到來(lái)時(shí)立刻被喚醒熊泵。
所以描姚，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戈次，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)后筒扒，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)中怯邪，直到這個(gè)循環(huán)結(jié)束（比如傳入 quit 的消息），函數(shù)返回花墩。
OSX/iOS 系統(tǒng)中悬秉，提供了兩個(gè)這樣的對(duì)象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架內(nèi)的冰蘑，它提供了純 C 函數(shù)的 API和泌，所有這些 API 都是線程安全的。NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封裝祠肥，提供了面向?qū)ο蟮?API武氓，但是這些 API 不是線程安全的。
CFRunLoopRef 的代碼是開源的仇箱，你可以在這里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/ 下載到整個(gè) CoreFoundation 的源碼來(lái)查看县恕。
(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/剂桥，這個(gè)版本的源碼可能和現(xiàn)有 iOS 系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)略不一樣忠烛，但更容易編譯，而且已經(jīng)適配了 Linux/Windows权逗。)

RunLoop 與線程的關(guān)系
首先美尸，iOS 開發(fā)中能遇到兩個(gè)線程對(duì)象: pthread_t 和 NSThread冤议。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)失效了师坎，現(xiàn)在它們也有可能都是直接包裝自最底層的 mach thread恕酸。蘋果并沒有提供這兩個(gè)對(duì)象相互轉(zhuǎn)換的接口，但不管怎么樣屹耐，可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一對(duì)應(yīng)的尸疆。比如，你可以通過(guò) pthread_main_thread_np() 或 [NSThread mainThread] 來(lái)獲取主線程惶岭；也可以通過(guò) pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 來(lái)獲取當(dāng)前線程寿弱。CFRunLoop 是基于 pthread 來(lái)管理的。
蘋果不允許直接創(chuàng)建 RunLoop按灶，它只提供了兩個(gè)自動(dòng)獲取的函數(shù)：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()症革。 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鸯旁， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 訪問 loopsDic 時(shí)的鎖
static CFSpinLock_t loopsLock;
 
/// 獲取一個(gè) pthread 對(duì)應(yīng)的 RunLoop噪矛。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
    OSSpinLockLock(&loopsLock);
    
    if (!loopsDic) {
        // 第一次進(jìn)入時(shí)，初始化全局Dic铺罢，并先為主線程創(chuàng)建一個(gè) RunLoop艇挨。
        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)韭赘，創(chuàng)建一個(gè)
        loop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
        /// 注冊(cè)一個(gè)回調(diào)缩滨，當(dāng)線程銷毀時(shí)，順便也銷毀其對(duì)應(yīng)的 RunLoop泉瞻。
        _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脉漏，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 里袖牙。線程剛創(chuàng)建時(shí)并沒有 RunLoop侧巨，如果你不主動(dòng)獲取，那它一直都不會(huì)有鞭达。RunLoop 的創(chuàng)建是發(fā)生在第一次獲取時(shí)司忱，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）畴蹭。

RunLoop 對(duì)外的接口
在 CoreFoundation 里面關(guān)于 RunLoop 有5個(gè)類:
CFRunLoopRefCFRunLoopModeRefCFRunLoopSourceRefCFRunLoopTimerRefCFRunLoopObserverRef
其中 CFRunLoopModeRef 類并沒有對(duì)外暴露烘贴，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

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饱狂，一個(gè) item 可以被同時(shí)加入多個(gè) mode曹步。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 都沒有休讳，則 RunLoop 會(huì)直接退出讲婚，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）俊柔。每當(dāng) RunLoop 的內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)筹麸，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里活合。
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"屬性物赶。DefaultMode 是 App 平時(shí)所處的狀態(tài)白指，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)酵紫，Timer 會(huì)得到重復(fù)回調(diào)告嘲，但此時(shí)滑動(dòng)一個(gè)TableView時(shí)，RunLoop 會(huì)將 mode 切換為 TrackingRunLoopMode奖地，這時(shí) Timer 就不會(huì)被回調(diào)橄唬，并且也不會(huì)影響到滑動(dòng)操作。
有時(shí)你需要一個(gè) Timer鹉动，在兩個(gè) Mode 中都能得到回調(diào)轧坎，一種辦法就是將這個(gè) Timer 分別加入這兩個(gè) Mode。還有一種方式泽示，就是將 Timer 加入到頂層的 RunLoop 的 "commonModeItems" 中缸血。"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械筛，當(dāng)你傳入一個(gè)新的 mode name 但 RunLoop 內(nèi)部沒有對(duì)應(yīng) mode 時(shí)捎泻，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)埋哟，其內(nèi)部的 mode 只能增加不能刪除笆豁。
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赤赊。
同時(shí)蘋果還提供了一個(gè)操作 Common 標(biāo)記的字符串：kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes)闯狱，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"抛计。使用時(shí)注意區(qū)分這個(gè)字符串和其他 mode name哄孤。

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

/// 用DefaultMode啟動(dòng)
void CFRunLoopRun(void) {
    CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}
 
/// 用指定的Mode啟動(dòng)瘦陈，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里沒有source/timer/observer, 直接返回。
    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;
    
    /// 1. 通知 Observers: RunLoop 即將進(jìn)入 loop波俄。
    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    
    /// 內(nèi)部函數(shù)晨逝，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)懦铺。
            __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)捉貌。
            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)昏翰。
            if (!sourceHandledThisLoop) {
                __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
            }
            
            /// 7. 調(diào)用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息苍匆。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 的事件棚菊。
            /// ? 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浸踩。
            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);
            
            /// 收到消息，處理消息统求。
            handle_msg:
 
            /// 9.1 如果一個(gè) Timer 到時(shí)間了检碗，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码邻，執(zhí)行block折剃。
            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)處理完事件就返回像屋。
                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)都沒有了
                retVal = kCFRunLoopRunFinished;
            }
            
            /// 如果沒超時(shí)怕犁，mode里沒空，loop也沒被停止己莺，那繼續(xù)loop奏甫。
        } while (retVal == 0);
    }
    
    /// 10. 通知 Observers: RunLoop 即將退出。
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}

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

RunLoop 的底層實(shí)現(xiàn)
從上面代碼可以看到领突，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()案怯。為了解釋這個(gè)邏輯君旦，下面稍微介紹一下 OSX/iOS 的系統(tǒng)架構(gòu)。

RunLoop_3

RunLoop_4

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躯喇，發(fā)送和接受消息是通過(guò)同一個(gè) API 進(jìn)行的辫封，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)送和接收硝枉，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()倦微，陷阱這個(gè)概念在 Mach 中等同于系統(tǒng)調(diào)用妻味。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)欣福；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)際的工作责球，如下圖：

RunLoop_5

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),
        }
    }
}

可以看到获枝，系統(tǒng)默認(rèn)注冊(cè)了5個(gè)Mode:1. kCFRunLoopDefaultMode: App的默認(rèn) Mode蠢正，通常主線程是在這個(gè) Mode 下運(yùn)行的。2. UITrackingRunLoopMode: 界面跟蹤 Mode省店，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動(dòng)嚣崭，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懦傍，啟動(dòng)完成后就不再使用雹舀。4: GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統(tǒng)事件的內(nèi)部 Mode，通常用不到粗俱。5: kCFRunLoopCommonModes: 這是一個(gè)占位的 Mode说榆，沒有實(shí)際作用。
你可以在這里看到更多的蘋果內(nèi)部的 Mode寸认，但那些 Mode 在開發(fā)中就很難遇到了签财。
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)偏塞，通常能在調(diào)用棧上看到這些函數(shù)唱蒸。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)名烛愧，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油宜，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)怜姿。
        __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)慎冤。
        __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沧卢，線程被喚醒
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);
 
        /// 9. 如果是被Timer喚醒的蚁堤，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) 的事件喚醒了但狭，處理這個(gè)事件
        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);
 
 
    } while (...);
 
    /// 10. 通知Observers披诗，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立磁，其回調(diào)都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()呈队。
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)釋放池唱歧。其 order 是-2147483647宪摧，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)之前颅崩。
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)建新池几于；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沿后，優(yōu)先級(jí)最低沿彭，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)行的代碼尖滚，通常是寫在諸如事件回調(diào)喉刘、Timer回調(diào)內(nèi)的。這些回調(diào)會(huì)被 RunLoop 創(chuàng)建好的 AutoreleasePool 環(huán)繞著漆弄，所以不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存泄漏饱搏，開發(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)事件置逻，其回調(diào)函數(shù)為 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()推沸。
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 接收券坞。這個(gè)過(guò)程的詳細(xì)情況可以參考這里鬓催。SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等)，觸摸恨锚，加速宇驾，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)程猴伶。隨后蘋果注冊(cè)的那個(gè) Source1 就會(huì)觸發(fā)回調(diào)课舍，并調(diào)用 _UIApplicationHandleEventQueue() 進(jìn)行應(yīng)用內(nèi)部的分發(fā)塌西。
_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 等筝尾。通常事件比如 UIButton 點(diǎn)擊捡需、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)筹淫，其首先會(huì)調(diào)用 Cancel 將當(dāng)前的 touchesBegin/Move/End 系列回調(diào)打斷站辉。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) 事件损姜，這個(gè)Observer的回調(diào)函數(shù)是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()饰剥，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)摧阅。
當(dāng)有 UIGestureRecognizer 的變化(創(chuàng)建/銷毀/狀態(tài)改變)時(shí)汰蓉，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)棒卷，比如改變了 Frame古沥、更新了 UIView/CALayer 的層次時(shí)，或者手動(dòng)調(diào)用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后娇跟，這個(gè) UIView/CALayer 就被標(biāo)記為待處理岩齿，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 BeforeWaiting(即將進(jìn)入休眠) 和 Exit (即將退出Loop) 事件苞俘，回調(diào)去執(zhí)行一個(gè)很長(zhǎng)的函數(shù)：_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()盹沈。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 界面吃谣。
這個(gè)函數(shù)內(nèi)部的調(diào)用棧大概是這樣的：

_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];

定時(shí)器
NSTimer 其實(shí)就是 CFRunLoopTimerRef乞封，他們之間是 toll-free bridged 的。一個(gè) NSTimer 注冊(cè)到 RunLoop 后岗憋，RunLoop 會(huì)為其重復(fù)的時(shí)間點(diǎn)注冊(cè)好事件肃晚。例如 10:00, 10:10, 10:20 這幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)。RunLoop為了節(jié)省資源仔戈，并不會(huì)在非常準(zhǔn)確的時(shí)間點(diǎn)回調(diào)這個(gè)Timer关串。Timer 有個(gè)屬性叫做 Tolerance (寬容度)，標(biāo)示了當(dāng)時(shí)間點(diǎn)到后监徘，容許有多少最大誤差晋修。
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)凰盔，則那個(gè)時(shí)間點(diǎn)的回調(diào)也會(huì)跳過(guò)去墓卦，不會(huì)延后執(zhí)行。就比如等公交户敬，如果 10:10 時(shí)我忙著玩手機(jī)錯(cuò)過(guò)了那個(gè)點(diǎn)的公交落剪，那我只能等 10:20 這一趟了睁本。
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 并不一樣忠怖，其內(nèi)部實(shí)際是操作了一個(gè) Source）呢堰。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）脑又，造成界面卡頓的感覺。在快速滑動(dòng)TableView時(shí)锐借，即使一幀的卡頓也會(huì)讓用戶有所察覺问麸。Facebook 開源的 AsyncDisplayLink 就是為了解決界面卡頓的問題，其內(nèi)部也用到了 RunLoop钞翔，這個(gè)稍后我會(huì)再單獨(dú)寫一頁(yè)博客來(lái)分析严卖。

PerformSelecter
當(dāng)調(diào)用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后站超，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 中默色。所以如果當(dāng)前線程沒有 RunLoop，則這個(gè)方法會(huì)失效嗡午。
當(dāng)調(diào)用 performSelector:onThread: 時(shí)汰扭，實(shí)際上其會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Timer 加到對(duì)應(yīng)的線程去稠肘，同樣的，如果對(duì)應(yīng)線程沒有 RunLoop 該方法也會(huì)失效萝毛。

關(guān)于GCD
實(shí)際上 RunLoop 底層也會(huì)用到 GCD 的東西项阴，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笆包，我也仔細(xì)調(diào)試了一下环揽，發(fā)現(xiàn) NSTimer 確實(shí)是由 mk_timer 驅(qū)動(dòng)，而非 GCD 驅(qū)動(dòng)的）庵佣。但同時(shí) GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop歉胶， 例如 dispatch_async()。
當(dāng)調(diào)用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時(shí)巴粪，libDispatch 會(huì)向主線程的 RunLoop 發(fā)送消息通今，RunLoop會(huì)被喚醒，并從消息中取得這個(gè) block肛根，并在回調(diào) CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE() 里執(zhí)行這個(gè) block衡创。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 處理的晶通。

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求
iOS 中璃氢，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的接口自下至上有如下幾層:

CFSocket
CFNetwork       ->ASIHttpRequest
NSURLConnection ->AFNetworking
NSURLSession    ->AFNetworking2, Alamofire

? CFSocket 是最底層的接口，只負(fù)責(zé) socket 通信狮辽。? CFNetwork 是基于 CFSocket 等接口的上層封裝一也，ASIHttpRequest 工作于這一層巢寡。? NSURLConnection 是基于 CFNetwork 的更高層的封裝，提供面向?qū)ο蟮慕涌谝叮珹FNetworking 工作于這一層抑月。? NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口，表面上是和 NSURLConnection 并列的舆蝴，但底層仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 線程)谦絮，AFNetworking2 和 Alamofire 工作于這一層。
下面主要介紹下 NSURLConnection 的工作過(guò)程洁仗。
通常使用 NSURLConnection 時(shí)层皱，你會(huì)傳入一個(gè) Delegate，當(dāng)調(diào)用了 [connection start] 后赠潦，這個(gè) Delegate 就會(huì)不停收到事件回調(diào)叫胖。實(shí)際上，start 這個(gè)函數(shù)的內(nèi)部會(huì)會(huì)獲取 CurrentRunLoop她奥，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)瓮增。CFMultiplexerSource 是負(fù)責(zé)各種 Delegate 回調(diào)的，CFHTTPCookieStorage 是處理各種 Cookie 的哩俭。
當(dāng)開始網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)绷跑，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 連接的凡资。NSURLConnectionLoader 這個(gè)線程內(nèi)部會(huì)使用 RunLoop 來(lái)接收底層 socket 的事件你踩，并通過(guò)之前添加的 Source0 通知到上層的 Delegate。

RunLoop_network

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)咐扭。為此 AFNetworking 單獨(dú)創(chuàng)建了一個(gè)線程芭挽，并在這個(gè)線程中啟動(dòng)了一個(gè) RunLoop：

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {
    @autoreleasepool {
        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [runLoop run];
    }
}
 
+ (NSThread *)networkRequestThread {
    static NSThread *_networkRequestThread = nil;
    static dispatch_once_t oncePredicate;
    dispatch_once(&oncePredicate, ^{
        _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];
        [_networkRequestThread start];
    });
    return _networkRequestThread;
}

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)去了蝗肪。通常情況下袜爪，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 不至于退出薛闪，并沒有用于實(shí)際的發(fā)送消息辛馆。

- (void)start {
    [self.lock lock];
    if ([self isCancelled]) {
        [self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    } else if ([self isReady]) {
        self.state = AFOperationExecutingState;
        [self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];
    }
    [self.lock unlock];
}

當(dāng)需要這個(gè)后臺(tái)線程執(zhí)行任務(wù)時(shí)，AFNetworking 通過(guò)調(diào)用 [NSObject performSelector:onThread:..] 將這個(gè)任務(wù)扔到了后臺(tái)線程的 RunLoop 中。

AsyncDisplayKit
AsyncDisplayKit 是 Facebook 推出的用于保持界面流暢性的框架昙篙，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)致界面卡頓腊状，這類任務(wù)通常分為3類：排版，繪制苔可，UI對(duì)象操作缴挖。
排版通常包括計(jì)算視圖大小、計(jì)算文本高度焚辅、重新計(jì)算子式圖的排版等操作映屋。繪制一般有文本繪制 (例如 CoreText)、圖片繪制 (例如預(yù)先解壓)同蜻、元素繪制 (Quartz)等操作棚点。UI對(duì)象操作通常包括 UIView/CALayer 等 UI 對(duì)象的創(chuàng)建、設(shè)置屬性和銷毀埃仪。
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)行乙濒，而最后一類操作只能在主線程完成陕赃，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)算出文本的大新羊取）。ASDK 所做的么库，就是盡量將能放入后臺(tái)的任務(wù)放入后臺(tái)傻丝，不能的則盡量推遲 (例如視圖的創(chuàng)建、屬性的調(diào)整)诉儒。
為此葡缰，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忱反，它具有和 UIView/CALayer 相似的屬性泛释，例如 frame、backgroundColor等温算。所有這些屬性都可以在后臺(tái)線程更改怜校，開發(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)線程注竿。但是無(wú)論怎么操作茄茁，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 框架的模式巩割，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裙顽，監(jiān)聽了 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit 事件，在收到回調(diào)時(shí)宣谈，遍歷所有之前放入隊(duì)列的待處理的任務(wù)愈犹，然后一一執(zhí)行。
具體的代碼可以看這里：_ASAsyncTransactionGroup闻丑。