前言
应用在运行以后，只要有触发事件(点击按钮)，应用程序就会立刻做出相应的反应，如果不对它进行操作，应用程序就像静止了一样。给我们的感觉就像应用一直处于随时待命的状态，在没人操作的时候它一直在休息，在让它干活的时候，它就能立刻响应。那这种效果在底层是怎样实现的呢？
RunLoop定义与作用
定义：在程序运行过程中循环做一些事情。
作用：保持程序的持续运行；处理App中的各种事件（触摸事件、定时器事件）；节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息；
RunLoop与线程
每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象；
RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key,RunLoop作为value；
线程刚创建时并没有RunLoop对象，RunLoop会在第一次获取它时创建；
RunLoop会在线程结束时销毁；
主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop；
底层结构
一个RunLoop对象（CFRunLoopRef）中包含若干个运行模式（CFRunLoopModeRef）。而每一个运行模式下又包含若干个输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef）。
struct __CFRunLoop {
pthread_t _pthread;
CFMutableSetRef _commonModes;
CFMutableSetRef _commonModeItems;
CFRunLoopModeRef _currentMode;
CFMutableSetRef _modes;
};
typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
struct __CFRunLoopMode {
CFStringRef _name;
CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
};
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopModeRef代表RunLoop的运行模式；
一个RunLoop包含若干个mode,每个mode又包含若干个Source0/Source1/Time/Observer;
RunLoop启动时只能选择其中一个Mode,作为currentMode;
如果需要切换Mode,只能切换当前的Mode,再重新选择一个Mode进入；
不同组的Source0/Source1/Timer/Observer能分隔开来，互不影响；
CFRunLoopModeRef
kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行；
UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响；
kCFRunLoopCommonModes：伪模式，不是一种真正的运行模式；
Source0 : 触摸事件处理 ，performSelector:onThread:
Source1 : 基于Port的线程间通信 , 系统事件捕捉
Times : NSTimer , performSelector:withObject:afterDelay:
Observers : 用于监听RunLoop的状态 ; UI刷新（BeforeWaiting） ; Autorelease pool（BeforeWaiting）
源码分析
创建iOS项目，在- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event方法打断点，点击手机屏幕进入断点，在控制台输入bt指令，可以看到RunLoop的调用流程，RunLoop的入口为：CFRunLoopRunSpecific函数。
C语言代码比较难理解，源码进过删减如下：
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
//通知观察者进入RunLoop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
//创建并启动RunLoop:去处理需要做的事情
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
//通知观察者退出RunLoop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
return result;
}
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
int32_t retVal = 0;
do {
//通知Observer即将处理Timers
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
//通知Observer即将处理Sources
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
//处理Block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
//处理Sources0
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
if (sourceHandledThisLoop) {
//处理Block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);
//判断有无Sources1
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
//如果有Sources1，就跳转到handle_msg
goto handle_msg;
}
didDispatchPortLastTime = false;
//通知Observer即将处理休眠
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
//进入休眠
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
do {
//循环等待新的消息来唤醒当前线程
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
} while (1);
// user callouts now OK again
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
//通知Observer结束休眠
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopAfterWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
handle_msg:;
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
//被Timers唤醒，处理Timers事件
if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
//被Timers唤醒，处理Timers事件
else if (rlm->_timerPort != MACH_PORT_NULL && livePort == rlm->_timerPort) {
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
//被GCD唤醒，处理Timers事件
else if (livePort == dispatchPort) {
//处理GCD事件
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
} else {
//被Source1唤醒,处理Source1事件
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
}
//处理Block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
voucher_mach_msg_revert(voucherState);
os_release(voucherCopy);
} while (0 == retVal);
if (timeout_timer) {
dispatch_source_cancel(timeout_timer);
dispatch_release(timeout_timer);
} else {
free(timeout_context);
}
return retVal;
}
由源码__CFRunLoopRun函数中我们可以发现，RunLoop的本质就是一个循环（do .... while）。
