Runloop
實(shí)現(xiàn)了線程內(nèi)部的事件循環(huán)常侣。一個(gè)線程通常一次只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)蜡饵，任務(wù)執(zhí)行完成線程就會(huì)退出，但是有時(shí)候胳施，我們希望線程能夠一直處理事件不退出溯祸，或者說(shuō)有事件就執(zhí)行，沒(méi)事件就等待事件巾乳。就比如主線程您没，app能隨時(shí)接收消息鸟召，處于接收消息 -> 等待 -> 處理的循環(huán)中

Runloop與線程的關(guān)系
1胆绊、Runloop與線程一一對(duì)應(yīng)
2、線程創(chuàng)建時(shí)沒(méi)有Runloop欧募，Runloop的創(chuàng)建發(fā)生在第一次獲取時(shí)压状，類似懶加載
3、Runloop的銷毀發(fā)生在線程結(jié)束時(shí)
4跟继、主線程的Runloop默認(rèn)開啟
5种冬、Runloop用于管理線程中要處理的事件和消息，并有一個(gè)入口函數(shù)舔糖，在線程執(zhí)行完后能一直處于接收消息 -> 等待 -> 處理的循環(huán)中娱两，直至線程結(jié)束

iOS中的NSRunloop和CFRunloopRef
Cocoa中的NSRunLoop類并不是線程安全的，我們不能在一個(gè)線程中去操作另外一個(gè)線程的run loop對(duì)象金吗，那很可能會(huì)造成意想不到的后果十兢。不過(guò)幸運(yùn)的是CoreFundation中的不透明類CFRunLoopRef是線程安全的趣竣，而且兩種類型的run loop完全可以混合使用。Cocoa中的NSRunLoop類可以通過(guò)實(shí)例方法：

• (CFRunLoopRef)getCFRunLoop;
  獲取對(duì)應(yīng)的CFRunLoopRef類旱物，來(lái)達(dá)到線程安全的目的

Runloop如何工作

Runloop的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

• CoreFoundation下的Runloop

typedef CFStringRef CFRunLoopMode CF_EXTENSIBLE_STRING_ENUM;

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoop * CFRunLoopRef;

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoopSource * CFRunLoopSourceRef;

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoopObserver * CFRunLoopObserverRef;

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(NSTimer) __CFRunLoopTimer * CFRunLoopTimerRef;

struct __CFRunLoopMode {
    CFStringRef _name;            // Mode Name, 例@"kCFRunLoopDefaultMode"
    CFMutableSetRef _sources0;    // Set
    CFMutableSetRef _sources1;    // Set
    CFMutableArrayRef _observers; // Array
    CFMutableArrayRef _timers;    // Array
    ...
};
  
struct __CFRunLoop {
    CFMutableSetRef _commonModes;     // Set
    CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set
    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode
    CFMutableSetRef _modes;           // Set
    ...
};

• Runloop的Mode
  我們都知道Runloop有幾個(gè)常用的模式遥缕，比如：NSDefaultRunLoopMode\NSRunLoopCommonModes\UITrackingRunLoopMode，每個(gè)Mode包含一組source\observer\timer, 又稱為Mode item宵呛，要知道不同mode的下单匣，Runloop的工作機(jī)制是不完全相同的，所以宝穗，每個(gè)Runloop對(duì)象中會(huì)有很多mode
  1户秤、Runloop啟動(dòng)時(shí)，只能選擇一個(gè)mode進(jìn)行配置
  2逮矛、當(dāng)mode要切換虎忌，Runloop會(huì)退出，選擇新的mode重新啟動(dòng)橱鹏，這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer膜蠢，讓其互不影響
  3、每個(gè)mode會(huì)有一個(gè)name用于區(qū)分莉兰，一組observer觀察Runloop的狀態(tài)挑围，另外就是事件源sources和timer，封裝事件消息
  4糖荒、當(dāng)mode切換時(shí)杉辙，Runloop會(huì)將commonModeItems的source\observer\timer，同步到具有common屬性的mode中

• CFRunLoopSourceRef 是事件產(chǎn)生的地方捶朵。Source有兩個(gè)版本：Source0 和 Source1蜘矢。
  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)事件综看。使用時(shí)品腹，你需要先調(diào)用 CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個(gè) Source 標(biāo)記為待處理红碑，然后手動(dòng)調(diào)用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來(lái)喚醒 RunLoop舞吭，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）析珊，被用于通過(guò)內(nèi)核和其他線程相互發(fā)送消息羡鸥。這種 Source 能主動(dòng)喚醒 RunLoop 的線程，其原理在下面會(huì)講到忠寻。

• CFRunLoopTimerRef 是基于時(shí)間的觸發(fā)器惧浴，它和 NSTimer 是toll-free bridged 的，可以混用奕剃。其包含一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度和一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針）衷旅。當(dāng)其加入到 RunLoop 時(shí)哑姚，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)芜茵，RunLoop會(huì)被喚醒以執(zhí)行那個(gè)回調(diào)叙量。

• CFRunLoopObserverRef 是觀察者，每個(gè) Observer 都包含了一個(gè)回調(diào)（函數(shù)指針）九串，當(dāng) RunLoop 的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)绞佩，觀察者就能通過(guò)回調(diào)接受到這個(gè)變化≈砼ィ可以觀測(cè)的時(shí)間點(diǎn)有以下幾個(gè)：

/* Run Loop Observer Activities */
 typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

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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品山。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)烤低，TrackingRunLoopMode 是追蹤 ScrollView 滑動(dòng)時(shí)的狀態(tài)肘交。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)扑馁，但此時(shí)滑動(dòng)一個(gè)TableView時(shí)涯呻，RunLoop 會(huì)將 mode 切換為 TrackingRunLoopMode，這時(shí) Timer 就不會(huì)被回調(diào)腻要，并且也不會(huì)影響到滑動(dòng)操作复罐。

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

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)顷编，RunLoop會(huì)自動(dòng)幫你創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的 CFRunLoopModeRef戚炫。對(duì)于一個(gè) RunLoop 來(lái)說(shuō)，其內(nèi)部的 mode 只能增加不能刪除勾效。

蘋果公開提供的 Mode 有兩個(gè)：kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode) 和 UITrackingRunLoopMode嘹悼，你可以用這兩個(gè) Mode Name 來(lái)操作其對(duì)應(yīng)的 Mode叛甫。

同時(shí)蘋果還提供了一個(gè)操作 Common 標(biāo)記的字符串：kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes)层宫，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"其监。使用時(shí)注意區(qū)分這個(gè)字符串和其他 mode name萌腿。

AutoreleasePool
App啟動(dòng)后，蘋果在主線程 RunLoop 里注冊(cè)了兩個(gè) Observer抖苦，其回調(diào)都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()毁菱。
第一個(gè) Observer 監(jiān)視的事件是 Entry(即將進(jìn)入Loop)米死，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贮庞，優(yōu)先級(jí)最高峦筒，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)建新池窗慎；Exit(即將退出Loop) 時(shí)調(diào)用 _objc_autoreleasePoolPop() 來(lái)釋放自動(dòng)釋放池物喷。這個(gè) Observer 的 order 是 2147483647，優(yōu)先級(jí)最低遮斥，保證其釋放池子發(fā)生在其他所有回調(diào)之后峦失。
在主線程執(zhí)行的代碼，通常是寫在諸如事件回調(diào)术吗、Timer回調(diào)內(nèi)的尉辑。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)存泄漏较屿，開發(fā)者也不必顯示創(chuàng)建 Pool 了隧魄。
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 接收漱贱。這個(gè)過(guò)程的詳細(xì)情況可以參考這里憔辫。SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等)，觸摸胯努，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)程辉川。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)拴测。
_UIApplicationHandleEventQueue() 會(huì)把 IOHIDEvent 處理并包裝成 UIEvent 進(jìn)行處理或分發(fā)乓旗，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)擊集索、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在這個(gè)回調(diào)中完成的屿愚。

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)打斷务荆。隨后系統(tǒng)將對(duì)應(yīng)的 UIGestureRecognizer 標(biāo)記為待處理妆距。
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()函匕，其內(nèi)部會(huì)獲取所有剛被標(biāo)記為待處理的 GestureRecognizer娱据，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)盅惜，這個(gè)回調(diào)都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)處理中剩。
界面更新
當(dāng)在操作 UI 時(shí)忌穿，比如改變了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的層次時(shí)结啼，或者手動(dòng)調(diào)用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后掠剑，這個(gè) UIView/CALayer 就被標(biāo)記為待處理，并被提交到一個(gè)全局的容器去郊愧。
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) 事件澡腾，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)整糕珊，并更新 UI 界面动分。

定時(shí)器
NSTimer 其實(shí)就是 CFRunLoopTimerRef，他們之間是 toll-free bridged 的红选。一個(gè) NSTimer 注冊(cè)到 RunLoop 后澜公，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)喇肋。RunLoop為了節(jié)省資源坟乾，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)蝶防，標(biāo)示了當(dāng)時(shí)間點(diǎn)到后甚侣，容許有多少最大誤差。
如果某個(gè)時(shí)間點(diǎn)被錯(cuò)過(guò)了间学，例如執(zhí)行了一個(gè)很長(zhǎng)的任務(wù)殷费，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)行低葫。就比如等公交详羡，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 這一趟了嘿悬。
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)雜实柠，和 NSTimer 并不一樣，其內(nèi)部實(shí)際是操作了一個(gè) Source）善涨。如果在兩次屏幕刷新之間執(zhí)行了一個(gè)長(zhǎng)任務(wù)窒盐，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)钢拧。在快速滑動(dòng)TableView時(shí)蟹漓，即使一幀的卡頓也會(huì)讓用戶有所察覺(jué)。
PerformSelecter
當(dāng)調(diào)用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后娶靡，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 中牧牢。所以如果當(dāng)前線程沒(méi)有 RunLoop，則這個(gè)方法會(huì)失效姿锭。
當(dāng)調(diào)用 performSelector:onThread: 時(shí)塔鳍，實(shí)際上其會(huì)創(chuàng)建一個(gè) Timer 加到對(duì)應(yīng)的線程去，同樣的呻此，如果對(duì)應(yīng)線程沒(méi)有 RunLoop 該方法也會(huì)失效轮纫。
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焚鲜。但同時(shí) GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop掌唾， 例如 dispatch_async()。
當(dāng)調(diào)用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時(shí)忿磅，libDispatch 會(huì)向主線程的 RunLoop 發(fā)送消息糯彬，RunLoop會(huì)被喚醒，并從消息中取得這個(gè) block葱她，并在回調(diào) CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE() 里執(zhí)行這個(gè) block撩扒。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 處理的吨些。