runLoop，正如其名插佛，表示一直運(yùn)行著的循環(huán)杠巡。

一般來說，一個(gè)線程只能執(zhí)行一個(gè)任務(wù)雇寇，執(zhí)行完就會(huì)推出氢拥，如果我們需要一種機(jī)制，讓線程能隨時(shí)處理時(shí)間但并不退出锨侯，而runLoop就是這樣一個(gè)機(jī)制嫩海；而這種機(jī)制的關(guān)鍵在于：如何管理消息/消息，如何讓線程在沒有處理消息的時(shí)候休眠以避免資源占用识腿，在有消息的時(shí)刻立刻被喚醒出革。

所以，runLoop實(shí)際上就是一個(gè)對(duì)象渡讼，這個(gè)對(duì)象管理了其需要處理的時(shí)間和消息,并提供了一個(gè)入口函數(shù)來執(zhí)行上面的邏輯骂束。線程執(zhí)行了這個(gè)函數(shù)之后耳璧，就會(huì)一直處于“接收消息-等待-處理”的循環(huán)中，知道這個(gè)循環(huán)結(jié)束展箱，函數(shù)返回旨枯。

ios提供了兩個(gè)這樣的對(duì)象：NSRunLoop和CFRunLoopRef。

一混驰、線程與runLoop

1.線程任務(wù)的類型

① 直線線程：該線程執(zhí)行的任務(wù)是一條直線攀隔；

② 圓形線程：該線程是一個(gè)圓，不斷循環(huán)栖榨，知道通過某種方式截止昆汹，ios中，圓形線程就是通過runLoop實(shí)現(xiàn)的婴栽。

2.線程與runLoop的關(guān)系

① runLoop和線程緊密相連满粗，可以說，runLoop是為了線程而生的,沒有線程,就沒有runLoop存在的必要愚争；

② 每個(gè)線程都有其對(duì)應(yīng)的runLoop對(duì)象映皆；

③ 主線程的runLoop是默認(rèn)啟動(dòng)的，而其他線程的runLoop是默認(rèn)沒有啟動(dòng)的轰枝；

二捅彻、RunLoop輸入事件來源

runLoop接收的輸入事件來自兩種來源：輸入源和定時(shí)源；

1.輸入源

傳遞異步事件鞍陨，通常消息來自其他線程或程序步淹。輸入源傳遞異步消息給相應(yīng)的處理程序，并調(diào)用runUntilDate方法來退出诚撵；

當(dāng)你創(chuàng)建輸入源贤旷，需要將其分配給runLoop的一個(gè)或多個(gè)模式，模式只會(huì)在特定事件影響監(jiān)聽的源砾脑。

以下是輸入源的類型：

① 基于端口的輸入源：基于端口的輸入源是有內(nèi)核自動(dòng)發(fā)送；

cocoa和Core Foundation內(nèi)置支持使用端口相關(guān)的對(duì)象和函數(shù)來創(chuàng)建基于端口的源艾杏。

例如：在Core Foundation中韧衣，使用端口相關(guān)的函數(shù)來創(chuàng)建端口和runLoop源；

② 自定義輸入源：自定義源需要人工從其他線程發(fā)送购桑。

Core Foundation中可以使用CFRunLoopSourceRef等來創(chuàng)建源畅铭，也可以使用回調(diào)函數(shù)來配置源。Core Foundation會(huì)在配置源的不同地方調(diào)用回調(diào)函數(shù)勃蜘，處理輸入事件硕噩，在源從runLoop移除的時(shí)候清理它；

③ Cocoa上的selector源

2.定時(shí)源

定時(shí)源在預(yù)設(shè)的時(shí)間點(diǎn)同步傳遞消息缭贡，這些消息都會(huì)在特定事件或者重復(fù)的時(shí)間間隔炉擅，定時(shí)源則傳遞消息個(gè)處理線程辉懒，不會(huì)立即退出runLoop。

定時(shí)器并不是實(shí)時(shí)機(jī)制谍失，定時(shí)器和你的runLoop的特定模式相關(guān)眶俩，如果定時(shí)器所在的模式當(dāng)前未被runLoop監(jiān)視，那么定時(shí)器將不會(huì)開始快鱼，知道runLoop運(yùn)行在響應(yīng)的模式下颠印。

三、RunLoop的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

1.runLoop的模式

runLoop中使用mode來指定時(shí)間在運(yùn)行循環(huán)中的優(yōu)先級(jí)抹竹，分為：

① NSDefaultRunLoopMode(kCFRunLoopDefaultMode): 默認(rèn)线罕，空閑狀態(tài)；

② UITrackingRunLoopMode：scrollView滑動(dòng)時(shí)窃判；

③ UIInitializationRunLoopMode： 啟動(dòng)時(shí)钞楼；

④ NSRunLoopCommonModes(kCFRunLoopCommonModes)：mode集合。

ps：其中①和④是蘋果公開的mode兢孝。

2.runLoop觀察者

源是在合適的同步或異步事件發(fā)生時(shí)觸發(fā)窿凤，而runLoop觀察者則是在runLoop本身運(yùn)行的特定時(shí)候觸發(fā)，你可以使用runLoop觀察者為處理某一特定事件或是進(jìn)入休眠的程序做準(zhǔn)備跨蟹■ㄊ猓可以將runLoop觀察者和以下事件關(guān)聯(lián)：

① runLoop入口

② runLoop何時(shí)處理一個(gè)定時(shí)器；

③ runLoop何時(shí)處理一個(gè)輸入源窗轩；

④ runLoop何時(shí)進(jìn)入睡眠狀態(tài)夯秃；

⑤ runLoop何時(shí)被喚醒，但在喚醒之前要處理的事件痢艺；

⑥ runLoop終止仓洼；

在創(chuàng)建的時(shí)候，也可以指定runLoop觀察者可以只用一次或者循環(huán)使用堤舒，若只用一次色建，那么它在啟動(dòng)后，會(huì)把自己從runLoop中移除舌缤，而循環(huán)的觀察者不會(huì)箕戳。

3.runLoop事件隊(duì)列

每次運(yùn)行runLoop，線程的runLoop會(huì)自動(dòng)處理之前未處理的消息国撵，并通知相關(guān)的觀察者陵吸，具體的順序如下：

① 通知觀察者runLoop已經(jīng)啟動(dòng)；

② 通知觀察者任何即將要開始的定時(shí)器介牙；

③ 通知觀察著任何即將啟動(dòng)的非基于端口的源壮虫；

④ 啟動(dòng)任何準(zhǔn)備好的非基于端口的源；

⑤ 如果基于端口的源準(zhǔn)備好并處于等待狀態(tài)环础，立即啟動(dòng)囚似，并進(jìn)入步驟⑨剩拢；

⑥ 通著觀察者線程進(jìn)入休眠；

⑦ 將線程至于休眠知道任意下面的事件發(fā)生：

A.某一時(shí)間到達(dá)基于端口的源谆构；

B.定時(shí)器啟動(dòng)裸扶；

C.runLoop設(shè)置的時(shí)間已經(jīng)超過；

D.runLoop被顯示喚醒搬素；

⑧ 通知觀察者線程將被喚醒呵晨；

⑨ 處理未處理的事件

A.如果用戶定義的定時(shí)器啟動(dòng)，處理定時(shí)器并重啟runLoop熬尺，進(jìn)入步驟2

B.如果輸入源啟動(dòng)摸屠，傳遞響應(yīng)的消息；

C.如果runLoop被顯示喚醒粱哼，而且時(shí)間還沒超過季二，重啟runLoop，進(jìn)入步驟2

⑩ 通知觀察者runLoop結(jié)束揭措。

ps：

① 如果事件到達(dá)胯舷，消息會(huì)被傳遞給響應(yīng)的處理程序來處理，runLoop處理完當(dāng)次事件后绊含，runLoop就會(huì)推出桑嘶，而不管之前預(yù)定的時(shí)間到了沒有。

② 可以重新啟動(dòng)runLoop來等待下一事件躬充；

③ 如果線程中有需要處理的源逃顶，但是響應(yīng)的事件沒有到來的時(shí)候，線程就會(huì)休眠等待相應(yīng)事件的發(fā)生充甚。

4.runLoop的使用

僅當(dāng)在為你的程序創(chuàng)建輔助線程的時(shí)候以政，你才需要顯示運(yùn)行一個(gè)runLoop

對(duì)于輔助線程，你需要判斷一個(gè)runLoop是否是必須的伴找。如果是必須的盈蛮，那么你要自己配置并啟動(dòng)它，你不需要再任何情況下都去啟動(dòng)一個(gè)線程的runLoop技矮。runLoop在你要和線程有更多的交互時(shí)才需要眉反，比如以下情況：

① 使用端口或者自定義輸入源來和其他線程通信；

② 使用線程的定時(shí)器穆役；

③ Cocoa中使用任何performSelector的方法；

④ 使線程周期性工作梳凛。

四耿币、CFRunLoop介紹

1.runLoop對(duì)外的接口

CoreFoundation中有5個(gè)關(guān)于runLoop的類：

① CFRunLoopRef：

② CFRunLoopModeRef：該類并沒有對(duì)外暴露；

③ CFRunLoopSourceRef：時(shí)間產(chǎn)生的地方韧拒，source有兩個(gè)版本：

A.source0：只包含一個(gè)回調(diào)淹接，它并不能主動(dòng)觸發(fā)事件十性，使用時(shí)，需先調(diào)用CFRunLoopSourceSignal將這個(gè)source標(biāo)記為待處理塑悼，后調(diào)用CFRunLoopWakeUp來喚醒runLoop劲适，讓其處理這個(gè)事件；

B.source1：包含一個(gè)mach_port和一個(gè)回調(diào)厢蒜，被用于通過內(nèi)核和其他線程相互發(fā)送消息霞势，這種source能主動(dòng)喚醒runLoop線程。

④ CFRunLoopTimerRef：基于事件的觸發(fā)器斑鸦，他和NSTimer是可以混用的愕贡，其包含一個(gè)事件長度和回調(diào)，當(dāng)其加入到runLoop中是巷屿，runLoop會(huì)注冊(cè)對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)固以，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)嘱巾；

⑤ CFRunLoopObserverRef：觀察者憨琳，包含了一個(gè)回調(diào)，當(dāng)runLoop的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)旬昭，觀察者就能通過回調(diào)接收到變化篙螟，可觀測的時(shí)間點(diǎn)有：

kCFRunLoopEntry? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //即將進(jìn)入Loop

kCFRunLoopBeforeTimers? ? ? ? ? ? ? //即將處理Timer

kCFRunLoopBeforeSources? ? ? ? ? ? //即將處理Source

kCFRunLoopBeforeWaiting? ? ? ? ? ? //即將進(jìn)入休眠

kCFRunLoopAfterWaiting? ? ? ? ? ? ? //剛從休眠中喚醒

kCFRunLoopExit? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? //即將退出Loop

ps:

① 一個(gè)runLoop包含若干個(gè)Mode，每個(gè)Mode包含若干個(gè)Source/Timer/Observer;

② 每次調(diào)用runLoop的主函數(shù)稳懒，只能指定其中一個(gè)Mode闲擦，如果需要切換Mode，只能退出Loop场梆，再重新指定一個(gè)Mode進(jìn)入墅冷；

③ Source/Timer/Observer統(tǒng)稱為mode item，一個(gè)item可以同時(shí)加入多個(gè)mode或油，但一個(gè)item被重復(fù)加入同一個(gè)mode是沒效果的寞忿；

④ 如果一個(gè)mode鐘一個(gè)item都沒有，runLoop就會(huì)退出顶岸，不進(jìn)入循環(huán)腔彰。

2.runLoop的Mode

CFRunLoop的結(jié)構(gòu)如下

struct __CFRunLoop {

CFMutableSetRef _commonModes;

CFMutableSetRef _commonModeItems;

CFRunLoopModeRef _currentMode;

CFMutableSetRef _modes;

...

};

CFRunLoopMode的結(jié)構(gòu)如下：

struct __CFRunLoopMode {

CFStringRef _name;

CFMutableSetRef _sources0;

CFMutableSetRef _sources1;

CFMutableArrayRef _observers;

CFMutableArrayRef _timers;

...

};

其中，CFRunLoop對(duì)外暴露的管理Mode的接口有兩個(gè)：

CFRunLoopAddCommonMode

CFRunLoopRunInMode

Mode暴露的管理mode item的接口有下面幾個(gè)：

CFRunLoopAddSource

CFRunLoopAddObserver

CFRunLoopAddTimer

CFRunLoopRemoveSource

CFRunLoopRemoveObserver

CFRunLoopRemoveTimer

ps：

① 只能通過mode name來操作內(nèi)部的mode辖佣，當(dāng)你傳入一個(gè)新的mode name但runLoop內(nèi)部沒有對(duì)應(yīng)的Mode時(shí)霹抛，runLoop會(huì)自動(dòng)幫你創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的CFRunlLoopModeRef。對(duì)于一個(gè)runLoop來說卷谈，其內(nèi)部的mode只能增加杯拐，而不能刪除。

② commonModes：一個(gè)mode可以將自己標(biāo)記為“Common”蘇醒，每當(dāng)runLoop的內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)端逼，runLoop都會(huì)自動(dòng)將_commonModeItems里的item同步到具有“Common”標(biāo)記的所有Mode里朗兵。

3.runLoop的內(nèi)部邏輯

實(shí)際上，runLoop就是一個(gè)函數(shù)顶滩，其內(nèi)部是一個(gè)do-while循環(huán)余掖，當(dāng)你調(diào)用CFRunLoop()時(shí)，線程就會(huì)一直停留在這個(gè)循環(huán)中礁鲁；直到超時(shí)或被手動(dòng)停止盐欺，該函數(shù)才會(huì)返回。

五救氯、runLoop的底層實(shí)現(xiàn)

runLoop的核心是基于mach port的找田，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)邏輯着憨，需要介紹下ios的系統(tǒng)框架墩衙；

1.系統(tǒng)層次

蘋果官方將系統(tǒng)大致劃分為4個(gè)層次：

① 應(yīng)用層：包括用戶能解除到的圖層應(yīng)用，例如Spotlight甲抖、Aqua漆改、SpringBoard等

② 應(yīng)用框架層：即開發(fā)人員解除到的Cocoa等框架；

③ 核心框架層：包括各種核心框架准谚、OpenGL等內(nèi)容挫剑；

④ Darwin：即操作系統(tǒng)的核心，包括系統(tǒng)內(nèi)核柱衔、驅(qū)動(dòng)樊破、Shell等內(nèi)容，這層是開源的

2.Darwin層

其中唆铐，在硬件層上面的三個(gè)組成部分：Mach哲戚，BSD，IOKit艾岂，共同組成了XNU內(nèi)核顺少。

① Mach：XNU內(nèi)核的內(nèi)環(huán)被稱作Mach，其作為一個(gè)為內(nèi)核王浴，僅提供了諸如處理器調(diào)度脆炎、IPC（進(jìn)程間通信）等非常少量的基礎(chǔ)服務(wù)；

② BSD：BSD層可以看做圍繞Mach層的一個(gè)外環(huán)氓辣，提供了諸如進(jìn)程管理秒裕、未見系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等功能；

③ IOKit：該層為設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供了一個(gè)面向?qū)ο螅–++）的框架钞啸。

Mach本身提供的API非常有限几蜻，而且蘋果也不鼓勵(lì)使用Mach的API癞松，但是這些API非常基礎(chǔ)入蛆，如果沒有這些API的話，其他任何工作都無法實(shí)施硕勿。在Mach中哨毁，所有的東西都是通過自己的對(duì)象實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)程源武、線程和虛擬內(nèi)存都被稱為“對(duì)象”扼褪。和其他架構(gòu)不公，Mach對(duì)象間不能直接調(diào)用粱栖，只能通過消息傳遞的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的通信话浇。“消息”是Mach中最基礎(chǔ)的概念闹究，消息在兩個(gè)端口（port）之間傳遞幔崖，就是Mach的IPC的核心。

為了實(shí)現(xiàn)消息的發(fā)送和接收渣淤，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()赏寇，陷阱這個(gè)概念在Mach中等同于系統(tǒng)調(diào)用。當(dāng)你在用戶狀態(tài)調(diào)用mach_msg_trap()時(shí)會(huì)觸發(fā)陷阱機(jī)制价认，切換到內(nèi)核態(tài)嗅定；內(nèi)核態(tài)中內(nèi)核實(shí)現(xiàn)mach_msg()函數(shù)會(huì)完成實(shí)際的工作。

ps：runLoop的核心就是一個(gè)mach_msg()用踩，runLoop調(diào)用這個(gè)函數(shù)去接收消息渠退，如果沒有別人發(fā)送port消息過來，內(nèi)核會(huì)將線程置于等待撞他脐彩。

例如你在模擬器里跑起一個(gè)app碎乃，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)地方丁屎。

六荠锭、蘋果用runLoop實(shí)現(xiàn)的功能

1.AutoReleasePool

app啟動(dòng)后，蘋果在主線程的runLoop里注冊(cè)了兩個(gè)Observer：

① 第一個(gè)Observer監(jiān)視事件是Entry（即將進(jìn)入Loop）晨川，其回調(diào)內(nèi)會(huì)創(chuàng)建自動(dòng)釋放池证九，優(yōu)先級(jí)最高，保證釋放池發(fā)生在所有回調(diào)之前共虑；

② 第二個(gè)Observer監(jiān)視了兩個(gè)事件愧怜，BeforeWaiting（準(zhǔn)備進(jìn)入休眠）時(shí)釋放舊的池并創(chuàng)建新的池；Exit（即將推出loop）時(shí)釋放自動(dòng)釋放池妈拌；優(yōu)先級(jí)最低拥坛，保證其釋放池發(fā)生在其他回調(diào)之后蓬蝶。

2.事件響應(yīng)

蘋果注冊(cè)了一個(gè)Source1（基于mach port）用來接收系統(tǒng)事件

當(dāng)一個(gè)硬件事件（觸摸/搖晃等）發(fā)生后，首先由IOKit.framework生成一個(gè)IOHIDEvent

事件猜惋，并由SpringBoard接收丸氛，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會(huì)觸發(fā)回調(diào)著摔，并調(diào)用方法UIApplicationHandleEventQueue()進(jìn)行應(yīng)用內(nèi)

部的分發(fā)缓窜，

UIApplicationHandleEventQueue()方法會(huì)把IOHIDEvent處理并包裝成UIEvent分發(fā)，

通常事件比如UIButton點(diǎn)擊谍咆，touch事件都是在這個(gè)回調(diào)中完成的禾锤。

3.手勢識(shí)別

當(dāng)上邊的UIApplicationHandleEventQueue()識(shí)別了手勢后，首先會(huì)打斷當(dāng)前的touch系統(tǒng)回調(diào)摹察，隨后系統(tǒng)將手勢標(biāo)記為待處理恩掷。蘋果注冊(cè)了一個(gè)Observer檢測BeforeWaiting，在這個(gè)事件的回調(diào)函數(shù)中供嚎，獲取所有剛被標(biāo)記為待處理的手勢黄娘，并執(zhí)行手勢的回調(diào)。

4.界面更新

當(dāng)操作UI時(shí)查坪，比如改變了Frame等寸宏，這個(gè)UIView/CALayer會(huì)被標(biāo)記為待處理，并提交到一個(gè)全局的容器中偿曙。

蘋果注冊(cè)了一個(gè)Observer監(jiān)聽BeforeWaiting和Exit氮凝，在回調(diào)用，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)整望忆，并更新UI界面罩阵。

5.定時(shí)器

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)號(hào)時(shí)間启摄，runLoop為了節(jié)省資源稿壁，并不會(huì)再非常準(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）歉备，表示當(dāng)時(shí)間點(diǎn)后傅是，容許有多少最大誤差。

6.PerformSelector

當(dāng)調(diào)用NSObject的PerformSelector方法后蕾羊，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中喧笔，如果當(dāng)前線程沒有runLoop，則這個(gè)方法會(huì)失效龟再。

7.關(guān)于GCD

實(shí)際上runLoop底層书闸，也用到了GCD的東西，比如runLoop用dispatch_source_t實(shí)現(xiàn)

的timer利凑，但同時(shí)GCD提供的某些方法也用到了runLoop浆劲，例如dispatch_async()嫌术。

8.關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求的接口，自上之下有如下基層：

① CFSocket：是最底層的接口牌借，只負(fù)責(zé)socket的通信度气；

② CFNetwork：是基于CFSocket等接口的上層封裝，ASIHttpRequest工作與這層膨报；

③ NSURLConnection：是基于CFNetwork的更高層的封裝蚯嫌，提供面向?qū)ο蟮慕涌冢?/p>

AFNetworking工作于這一層；

④ NSURLSession：是ios7中新增的接口丙躏，表面上和NSURLConnection并列，但底層

仍然用到了NSURLConnection的部分功能束凑，AFNetworking2和Alamofire工作于這層晒旅。

9.NSURLConnection的工作過程

通常使用 NSURLConnection 時(shí)，你會(huì)傳入一個(gè) Delegate汪诉，當(dāng)調(diào)用了 [connection start] 后废恋，這個(gè) Delegate 就會(huì)不停收到事件回調(diào)。實(shí)際上扒寄，start 這個(gè)函數(shù)的內(nèi)部會(huì)獲取CurrentRunLoop鱼鼓，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)的该编，CFHTTPCookieStorage 是處理各種 Cookie 的迄本。

當(dāng)開始網(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课竣。其中 CFSocket 線程是處理底層 socket 連接的嘉赎。NSURLConnectionLoader 這個(gè)線程內(nèi)部會(huì)使用 RunLoop 來接收底層 socket 的事件，并通過之前添加的 Source0 通知到上層的 Delegate于樟。

NSURLConnectionLoader 中的 RunLoop 通過一些基于 mach port 的 Source 接收來自底層 CFSocket 的通知公条。當(dāng)收到通知后，其會(huì)在合適的時(shí)機(jī)向 CFMultiplexerSource 等 Source0 發(fā)送通知迂曲，同時(shí)喚醒 Delegate 線程的 RunLoop 來讓其處理這些通知靶橱。

CFMultiplexerSource 會(huì)在 Delegate 線程的 RunLoop 對(duì) Delegate 執(zhí)行實(shí)際的回調(diào)。