1.1 概述
做iOS开发的伙伴经常会听到 Runloop，那么什么是 Runloop 呢？
一般来讲，一个线程一次只能执行一个任务，执行完成后线程就会退出。再有任务的话，只能开启新的线程去执行，毕竟之前的线程死了就不能复活了，频繁的开启线程，销毁线程也是耗性能的；
1.2 定义
如果我们需要这样一个机制，有任务的时候处理任务，没有任务的时候线程处于休眠状态，避免占用资源，再有消息到来时立刻被唤醒，这种模式通常被称作 Event Loop，Mac OS/iOS 中的RunLoop就实现了这种模式；
1.3 Runloop 与线程的关系
Runloop与线程是一一对应关系，其关系保存在一个全局的 MutableDictionary 里。key是线程，value是此线程对应的Runloop；
App启动的时候，系统会自动为主线程创建 MainLoop；
如果我们手动的去创建线程，它是没有对应的Runloop，需要主动获取这个线程对应的Runloop；
1.4 Runloop 的几种 Mode
- kCFRunLoopDefaultMode => App 平时所处的状态，处于这种 Mode下
- UITrackingRunLoopMode => 滚动Scrollview的时候，此时处于这种 Mode下
- kCFRunLoopCommonModes
说下“CommonModes”，一个 Mode 可以将自己标记为”Common”属性，每当 RunLoop 的内容发生变化时，RunLoop 都会自动将 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 “Common” 标记的所有Mode里；
如果创建一个timer，添加在runloop中，mode为common，它其实被加入到”_commonModeItems”中， RunLoop 会把“_commonModeItems”中的mode item 更新到所有具有”Common”属性的 Mode 里去；
1.5 Runloop的组成
在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef
其中 CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露；
1.5.1 CFRunLoopSourceRef 讲解
CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方;
Source有两种，分别是Source0 和 Source1；
Source0 只包含了一个回调。使用时需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处理，然后手动调用 CFRunLoopWakeUp来唤醒 RunLoop，让其处理事件；
Source1 包含了一个 mach_port 和一个回调，被用于通过内核和其他线程相互发送消息。不需要主动去唤醒Runloop，系统会自动唤醒Runloop；
1.5.2 CFRunLoopTimerRef 讲解
它是基于时间的触发器，与NSTimer可以相互转化，即toll-free bridged；
其中包含了一个时间间隔和一个回调，当注册的时间点到了，Runloop就会被唤醒，去执行那个回调；
1.5.3 CFRunLoopObserverRef 讲解
观察者，包含一个回调，当 RunLoop 的状态发生变化时，观察者会收到回调，拿到Runloop的状态；
可以观测的状态有下面几种：
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即将进入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即将处理 Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即将处理 Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即将进入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 刚从休眠中唤醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即将退出Loop
1.6 Runloop 事件执行顺序
下面是 Apple 原话：
用图说明更清晰些，如下图所示：
代码如下：
void CFRunLoopRun(void) {
CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}
/// 用指定的Mode启动，允许设置RunLoop超时时间
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {
return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}
/// RunLoop的实现
int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {
/// 首先根据modeName找到对应mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);
/// 如果mode里没有source/timer/observer, 直接返回。
if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;
/// 1. 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);
/// 内部函数，进入loop
__CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {
Boolean sourceHandledThisLoop = NO;
int retVal = 0;
do {
/// 2. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Timer 回调。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);
/// 3. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Source0 (非port) 回调。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);
/// 执行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
/// 4. RunLoop 触发 Source0 (非port) 回调。
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);
/// 执行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
/// 5. 如果有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态，直接处理这个 Source1 然后跳转去处理消息。
if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {
Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)
if (hasMsg) goto handle_msg;
}
/// 通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。
if (!sourceHandledThisLoop) {
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
}
/// 7. 调用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。线程将进入休眠, 直到被下面某一个事件唤醒。
/// • 一个基于 port 的Source 的事件。
/// • 一个 Timer 到时间了
/// • RunLoop 自身的超时时间到了
/// • 被其他什么调用者手动唤醒
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {
mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg
}
/// 8. 通知 Observers: RunLoop 的线程刚刚被唤醒了。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);
/// 收到消息，处理消息。
handle_msg:
/// 9.1 如果一个 Timer 到时间了，触发这个Timer的回调。
if (msg_is_timer) {
__CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())
}
/// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，执行block。
else if (msg_is_dispatch) {
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
}
/// 9.3 如果一个 Source1 (基于port) 发出事件了，处理这个事件
else {
CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);
if (sourceHandledThisLoop) {
mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);
}
}
/// 执行加入到Loop的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
/// 进入loop时参数说处理完事件就返回。
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
} else if (timeout) {
/// 超出传入参数标记的超时时间了
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
} else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {
/// 被外部调用者强制停止了
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {
/// source/timer/observer一个都没有了
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
/// 如果没超时，mode里没空，loop也没被停止，那继续loop。
} while (retVal == 0);
}
/// 10. 通知 Observers: RunLoop 即将退出。
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}
Runloop主要处理以下几类事件：
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__();
static void __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__();
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__();
1.7 Runloop的实际应用
- NSTimer的使用
- 监控主线程卡顿
- 线程保活
