iOS Runloop底层详解、内部原理、结构框架

一：前言

RunLoop的基本作用

RunLoop对象

RunLoop与线程

二：Core Foundation中关于RunLoop的5个类

三：RunLoop的模式及状态

runloop的状态

每个模式做的事情

runloop model

四：RunLoop的运行逻辑

五：休眠的细节

六：苹果用 RunLoop 实现的功能

AutoreleasePool

事件响应

手势识别

界面更新

定时器

PerformSelecter

关于GCD

关于网络请求

七：RunLoop在实际开中的应用

控制线程生命周期

解决NSTimer在滑动时停止工作的问题（在滚动时，nstimer会失效）

八：面试题

 

一：前言

顾名思义：运行循环：在程序运行过程中循环做一些事情

应用范畴：

• 定时器（Timer）、PerformSelector
• GCD Async Main Queue
• 事件响应、手势识别、界面刷新
• 网络请求
• AutoreleasePool

命令行项目默认是没有runloop的。

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {

        NSLog(@"Hello Word");
    }
    return 0;
}

如果没有runloop，执行完nslog代码行代码后，会即将退出程序 

如果有runloop：程序并不会马上退出，而是保持运行状态

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

下面是伪代码

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。如果我们需要一个机制，让线程能随时处理事件但并不退出，通常的代码逻辑是这样的：

function loop() {
    initialize();
    do {
        var message = get_next_message();
        process_message(message);
    } while (message != quit);
}

这种模型通常被称作 Event Loop。 Event Loop 在很多系统和框架里都有实现，比如 Node.js 的事件处理，比如 Windows 程序

的消息循环，

再比如 OSX/iOS 里的 RunLoop。实现这种模型的关键点在于：如何管理事件/消息，如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资

源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。

所以，RunLoop 实际上就是一个对象，这个对象管理了其需要处理的事件和消息，并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后，就会一直处于这个函数内部 “接受消息->等待->处理” 的循环中，直到这个循环结束（比如传入 quit 的消息），函数返回。

 

RunLoop的基本作用

保持程序的持续运行

处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件等）

节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息

......

 

RunLoop对象

OSX/iOS 系统中，提供了两个这样的对象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。来访问和使用Runloop。

Foundation：NSRunLoop

Core Foundation：CFRunLoopRef

CFRunLoopRef 是在 CoreFoundation 框架内的，它提供了纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的。

NSRunLoop 是基于 CFRunLoopRef 的封装，提供了面向对象的 API，但是这些 API 不是线程安全的。

CFRunLoopRef是开源的：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

(Update: Swift 开源后，苹果又维护了一个跨平台的 CoreFoundation 版本：https://github.com/apple/swift-corelibs-foundation/，这

个版本的源码可能和现有 iOS 系统中的实现略不一样，但更容易编译，而且已经适配了 Linux/Windows。)

 

RunLoop与线程

首先，iOS 开发中能遇到两个线程对象: pthread_t 和 NSThread。过去苹果有份文档标明了 NSThread 只是 pthread_t 的封装，但那份

文档已经失效了，现在它们也有可能都是直接包装自最底层的 mach thread。苹果并没有提供这两个对象相互转换的接口，但不管怎么

样，可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一对应的。比如，你可以通过 pthread_main_thread_np() 或 [NSThread mainThread]

来获取主线程；也可以通过 pthread_self() 或 [NSThread currentThread] 来获取当前线程。CFRunLoop 是基于 pthread 来管理的。

苹果不允许直接创建 RunLoop，它只提供了两个自动获取的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。 这两个函数内

部的逻辑大概是下面这样:

/// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 访问 loopsDic 时的锁
static CFSpinLock_t loopsLock;
 
/// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
    OSSpinLockLock(&loopsLock);
    
    if (!loopsDic) {
        // 第一次进入时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个 RunLoop。
        loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
        CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
    }
    
    /// 直接从 Dictionary 里获取。
    CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));
    
    if (!loop) {
        /// 取不到时，创建一个
        loop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
        /// 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。
        _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
    }
    
    OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
    return loop;
}
 
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}
 
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}

从上面的代码可以看出，

线程和 RunLoop 之间是一一对应的，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里，线程作为key，RunLoop作为value。

线程刚创建时并没有 RunLoop，如果你不主动获取，那它一直都不会有。

RunLoop 的创建是发生在第一次获取时，RunLoop 的销毁是发生在线程结束时。

你只能在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外）。

主线程的RunLoop已经自动获取（创建），子线程默认没有开启RunLoop

 

二：Core Foundation中关于RunLoop的5个类

• CFRunLoopRef
• CFRunLoopModeRef
• CFRunLoopSourceRef (平时的事情，点击事件 、刷新ui、滚动等)
• CFRunLoopTimerRef    (定时器)
• CFRunLoopObserverRef  （监听器）

CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
    CHECK_FOR_FORK();
    static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
    if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
    return __main;
}

typedef struct CF_BRIDGED_MUTABLE_TYPE(id) __CFRunLoop * CFRunLoopRef;


struct __CFRunLoop {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;			/* locked for accessing mode list */
    __CFPort _wakeUpPort;			// used for CFRunLoopWakeUp 
    Boolean _unused;
    volatile _per_run_data *_perRunData;              // reset for runs of the run loop
    pthread_t _pthread;            // 线程对象
    uint32_t _winthread;
    CFMutableSetRef _commonModes;
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode; // 当前是什么模式
    CFMutableSetRef _modes;        // set是一个无序集合：一堆CFRunLoopModeRef对象
    struct _block_item *_blocks_head;
    struct _block_item *_blocks_tail;
    CFAbsoluteTime _runTime;
    CFAbsoluteTime _sleepTime;
    CFTypeRef _counterpart;
};

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;

struct __CFRunLoopMode {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;	/* must have the run loop locked before locking this */
    CFStringRef _name;          // 模式的名字UITrackingRunLoopMode或者kCFRunLoopDefaultMode或者是系统不常用的模式
    Boolean _stopped;
    char _padding[3];
    CFMutableSetRef _sources0;    // 装CFRunLoopSourceRef对象
    CFMutableSetRef _sources1;    // 装CFRunLoopSourceRef对象
    CFMutableArrayRef _observers; // 装CFRunLoopObserverRef对象
    CFMutableArrayRef _timers;    // 装CFRunLoopTimerRef对象
    CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;
    __CFPortSet _portSet;
    CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
    dispatch_source_t _timerSource;
    dispatch_queue_t _queue;
    Boolean _timerFired; // set to true by the source when a timer has fired
    Boolean _dispatchTimerArmed;
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
    mach_port_t _timerPort;
    Boolean _mkTimerArmed;
#endif
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
    DWORD _msgQMask;
    void (*_msgPump)(void);
#endif
    uint64_t _timerSoftDeadline; /* TSR */
    uint64_t _timerHardDeadline; /* TSR */
};

上述关系相当于是

（上面假设只有两个模式,这个模式就是指__CFRunLoopMode中_name，也就是上面紫色的区域，其实还有一个块块是代表模式）runloop中有很多模式(常用的只有两个)，但是在运行中，只会选择一种模式来运行，比如上图中可能是左边 也可能是右边，运行在那种模式下取决于currentModel.

一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个 Mode，这个Mode被称作 CurrentMode。如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。

 

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/Timer/Observer

RunLoop启动时只能选择其中一个Mode，作为currentMode。如果需要切换Mode，只能退出当前Loop（切换模式，不会导致程序退出，而是在循环内部做的切换，模式起隔离的作用，比方说滚动下，只执行滚动模式下的逻辑，那默认模式下的逻辑就不会处理，这样滚动起来就比较流畅），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

如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出

看下面的小问题

 

三：RunLoop的模式及状态

bt：打印函数调用栈

每个模式做的事情：

CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0 和 Source1。

Source0 只包含了一个回调（函数指针），它并不能主动触发事件。使用时，你需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处理，然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop，让其处理这个事件。

• Source0

触摸事件处理

performSelector:onThread:

Source1 包含了一个 mach_port 和一个回调（函数指针），被用于通过内核和其他线程相互发送消息。这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程，其原理在下面会讲到。

• Source1

基于Port的线程间通信

系统事件捕捉

CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器，它和 NSTimer 是toll-free bridged 的，可以混用。其包含一个时间长度和一个回调（函数指针）。当其加入到 RunLoop 时，RunLoop会注册对应的时间点，当时间点到时，RunLoop会被唤醒以执行那个回调。

• Timers

NSTimer

performSelector:withObject:afterDelay:

CFRunLoopObserverRef 是观察者，每个 Observer 都包含了一个回调（函数指针），当 RunLoop 的状态发生变化时，观察者就能通过回调接受到这个变化。

• Observers

用于监听RunLoop的状态

UI刷新（BeforeWaiting）

Autorelease pool（BeforeWaiting）

(在线程睡觉之前 刷新UI（这些不是立刻刷新的）, 设置颜色这些)

可以观测的时间点有以下几个：

也是runloop的状态：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    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
};

 

上面的 Source/Timer/Observer 被统称为 mode item，一个 item 可以被同时加入多个 mode。但一个 item 被重复加入同一个 mode 时是不会有效果的。如果一个 mode 中一个 item 都没有，则 RunLoop 会直接退出，不进入循环。

 

RunLoop模式：常见的2种Mode(前两种模式)，其他的（后三种）都是不常见的 系统的

a：kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行（应用普通状态下的）

b：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(当一旦滚动屏幕，就会自动切换到这个模式)

c ：UIInitializationRunLoopMode: （）在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用。

d：GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到。

e：kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位的 Mode，没有实际作用。

你可以在这里看到更多的苹果内部的 Mode，但那些 Mode 在开发中就很难遇到了。

我们可以查看一下代码

  NSLog(@"%@", [NSRunLoop mainRunLoop]);

{wakeup port = 0x2703, stopped = false, ignoreWakeUps = false, 
current mode = kCFRunLoopDefaultMode,  ////// 这里选择的是默认模式
common modes = {type = mutable set, count = 2,
entries =>    ////// 这个common mode在上模式设置为common的时候就有用了，可以看到这里面就有两种模式
	0 : {contents = "UITrackingRunLoopMode"}
	2 : {contents = "kCFRunLoopDefaultMode"}
}
,
common mode items = {type = mutable set, count = 14,
entries =>
	0 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x0, callout = PurpleEventSignalCallback (0x10b87f75a)}}
	1 : {signalled = No, valid = Yes, order = 0, context =  {port = 14099, subsystem = 0x107cfbfe8, context = 0x0}}
	6 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 1, info = 0x2f03, callout = PurpleEventCallback (0x10b881bf7)}}
	7 : {valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2000000, callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv (0x10c6b04ce), context = }
	11 : {signalled = Yes, valid = Yes, order = 0, context = {version = 0, info = 0x60c0000a6e40, callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler (0x10afea82f)}}
	12 : {signalled = No, valid = Yes, order = -2, context = {version = 0, info = 0x6080002454f0, callout = __handleHIDEventFetcherDrain (0x1074dfbbe)}}
	13 : {valid = Yes, activities = 0x20, repeats = Yes, order = 0, callout = _UIGestureRecognizerUpdateObserver (0x1071686b3), context = }
	14 : {valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 1999000, callout = _beforeCACommitHandler (0x106bb1da1), context = }
	15 : {valid = Yes, activities = 0x1, repeats = Yes, order = -2147483647, callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler (0x106b82d92), context = {type = mutable-small, count = 1, values = (
	0 : <0x7fe61a002048>
)}}
	16 : {valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2001000, callout = _afterCACommitHandler (0x106bb1e1c), context = }
	17 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x60400015c460, callout = __handleEventQueue (0x1074dfbb2)}}
	18 : {valid = Yes, activities = 0x4, repeats = No, order = 0, callout = _runLoopObserverWithBlockContext (0x1066ae960), context = }
	19 : {valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2147483647, callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler (0x106b82d92), context = {type = mutable-small, count = 1, values = (
	0 : <0x7fe61a002048>
)}}
	20 : {signalled = No, valid = Yes, order = 0, context =  {port = 23043, subsystem = 0x107d16668, context = 0x600000025b60}}
}
,
////// 这里是modes：
modes = {type = mutable set, count = 4,
entries =>

////// 模式一：UITrackingRunLoopMode： 可以看到有source0、sources1、observers、timers
	2 : {name = UITrackingRunLoopMode, port set = 0x1f03, queue = 0x60800015c3b0, source = 0x608000196b30 (not fired), timer port = 0x1d03, 
	sources0 = {type = mutable set, count = 4,
entries =>
	0 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x0, callout = PurpleEventSignalCallback (0x10b87f75a)}}
	1 : {signalled = Yes, valid = Yes, order = 0, context = {version = 0, info = 0x60c0000a6e40, callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler (0x10afea82f)}}
	2 : {signalled = No, valid = Yes, order = -2, context = {version = 0, info = 0x6080002454f0, callout = __handleHIDEventFetcherDrain (0x1074dfbbe)}}
	5 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x60400015c460, callout = __handleEventQueue (0x1074dfbb2)}}
}
,
	sources1 = {type = mutable set, count = 3,
entries =>
	0 : {signalled = No, valid = Yes, order = 0, context =  {port = 14099, subsystem = 0x107cfbfe8, context = 0x0}}
	1 : {signalled = No, valid = Yes, order = 0, context =  {port = 23043, subsystem = 0x107d16668, context = 0x600000025b60}}
	2 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 1, info = 0x2f03, callout = PurpleEventCallback (0x10b881bf7)}}
}
,
	observers = (
    "{valid = Yes, activities = 0x1, repeats = Yes, order = -2147483647, callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler (0x106b82d92), context = {type = mutable-small, count = 1, values = (\n\t0 : <0x7fe61a002048>\n)}}",
    "{valid = Yes, activities = 0x20, repeats = Yes, order = 0, callout = _UIGestureRecognizerUpdateObserver (0x1071686b3), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0x4, repeats = No, order = 0, callout = _runLoopObserverWithBlockContext (0x1066ae960), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 1999000, callout = _beforeCACommitHandler (0x106bb1da1), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2000000, callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv (0x10c6b04ce), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2001000, callout = _afterCACommitHandler (0x106bb1e1c), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2147483647, callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler (0x106b82d92), context = {type = mutable-small, count = 1, values = (\n\t0 : <0x7fe61a002048>\n)}}"
),
	timers = (null),
	currently 559646742 (30436416494659) / soft deadline in: 1.84467136e+10 sec (@ -1) / hard deadline in: 1.84467136e+10 sec (@ -1)
},

////// 第二个模式：GSEventReceiveRunLoopMode ：sources0、sources1、observers（空）、timers（空）
	3 : {name = GSEventReceiveRunLoopMode, port set = 0x2c03, queue = 0x60800015c460, source = 0x608000196cd0 (not fired), timer port = 0x2e03, 
	sources0 = {type = mutable set, count = 1,
entries =>
	0 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x0, callout = PurpleEventSignalCallback (0x10b87f75a)}}
}
,
	sources1 = {type = mutable set, count = 1,
entries =>
	2 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 1, info = 0x2f03, callout = PurpleEventCallback (0x10b881bf7)}}
}
,
	observers = (null),
	timers = (null),
	currently 559646742 (30436417513777) / soft deadline in: 1.84467136e+10 sec (@ -1) / hard deadline in: 1.84467136e+10 sec (@ -1)
},

////// 这里给的第三个模式：kCFRunLoopDefaultMode ：sources0、sources1、observers、timers。
	4 : {name = kCFRunLoopDefaultMode, port set = 0x1a03, queue = 0x60400015c250, source = 0x604000196580 (not fired), timer port = 0x2503, 
	sources0 = {type = mutable set, count = 4,
entries =>
	0 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x0, callout = PurpleEventSignalCallback (0x10b87f75a)}}
	1 : {signalled = Yes, valid = Yes, order = 0, context = {version = 0, info = 0x60c0000a6e40, callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler (0x10afea82f)}}
	2 : {signalled = No, valid = Yes, order = -2, context = {version = 0, info = 0x6080002454f0, callout = __handleHIDEventFetcherDrain (0x1074dfbbe)}}
	5 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 0, info = 0x60400015c460, callout = __handleEventQueue (0x1074dfbb2)}}
}
,
	sources1 = {type = mutable set, count = 3,
entries =>
	0 : {signalled = No, valid = Yes, order = 0, context =  {port = 14099, subsystem = 0x107cfbfe8, context = 0x0}}
	1 : {signalled = No, valid = Yes, order = 0, context =  {port = 23043, subsystem = 0x107d16668, context = 0x600000025b60}}
	2 : {signalled = No, valid = Yes, order = -1, context = {version = 1, info = 0x2f03, callout = PurpleEventCallback (0x10b881bf7)}}
}
,
	observers = (
    "{valid = Yes, activities = 0x1, repeats = Yes, order = -2147483647, callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler (0x106b82d92), context = {type = mutable-small, count = 1, values = (\n\t0 : <0x7fe61a002048>\n)}}",
    "{valid = Yes, activities = 0x20, repeats = Yes, order = 0, callout = _UIGestureRecognizerUpdateObserver (0x1071686b3), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0x4, repeats = No, order = 0, callout = _runLoopObserverWithBlockContext (0x1066ae960), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 1999000, callout = _beforeCACommitHandler (0x106bb1da1), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2000000, callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv (0x10c6b04ce), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2001000, callout = _afterCACommitHandler (0x106bb1e1c), context = }",
    "{valid = Yes, activities = 0xa0, repeats = Yes, order = 2147483647, callout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler (0x106b82d92), context = {type = mutable-small, count = 1, values = (\n\t0 : <0x7fe61a002048>\n)}}"
),
	timers = {type = mutable-small, count = 2, values = (
	0 : {valid = Yes, firing = No, interval = 0.5, tolerance = 0, next fire date = 559646742 (0.49159193 @ 30436910466673), callout = (NSTimer) [UITextSelectionView caretBlinkTimerFired:] (0x10580b48a / 0x10554337c) (/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/Library/CoreSimulator/Profiles/Runtimes/iOS.simruntime/Contents/Resources/RuntimeRoot/System/Library/Frameworks/UIKit.framework/UIKit), context = }
	1 : {valid = Yes, firing = No, interval = 0, tolerance = 0, next fire date = 559646743 (1.25698304 @ 30437676026131), callout = (Delayed Perform) UIApplication _accessibilitySetUpQuickSpeak (0x1057f6849 / 0x10707331b) (/Applications/Xcode.app/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/Library/CoreSimulator/Profiles/Runtimes/iOS.simruntime/Contents/Resources/RuntimeRoot/System/Library/Frameworks/UIKit.framework/UIKit), context = }
)},
	currently 559646742 (30436417545494) / soft deadline in: 0.492921161 sec (@ 30436910466673) / hard deadline in: 0.492921134 sec (@ 30436910466673)
},

////// 这里给出的第四个模式：kCFRunLoopCommonModes：可以看出来下面都是空的

	5 : {name = kCFRunLoopCommonModes, port set = 0x480b, queue = 0x60000015c460, source = 0x6000001963e0 (not fired), timer port = 0x410b, 
	sources0 = (null),
	sources1 = (null),
	observers = (null),
	timers = (null),
	currently 559646742 (30436419063687) / soft deadline in: 1.84467136e+10 sec (@ -1) / hard deadline in: 1.84467136e+10 sec (@ -1)
},

}
}

可以看到上面的模式有四种：UITrackingRunLoopMode、GSEventReceiveRunLoopMode、kCFRunLoopDefaultMode、kCFRunLoopCommonModes。

而前面设置的currentmode  = kCFRunLoopDefaultMode,所以，会执行kCFRunLoopDefaultMode。

 kCFRunLoopCommonModes默认包括kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode

- (void)viewDidLoad {
    // 1
    // 创建Observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, observeRunLoopActicities, NULL);
    // 添加Observer到RunLoop中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    // 释放
    CFRelease(observer);
}


NSMutableDictionary *runloops;

void observeRunLoopActicities(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
    switch (activity) {
        case kCFRunLoopEntry:
            NSLog(@"kCFRunLoopEntry");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeTimers:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeTimers");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeSources:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeSources");
            break;
        case kCFRunLoopBeforeWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopBeforeWaiting");
            break;
        case kCFRunLoopAfterWaiting:
            NSLog(@"kCFRunLoopAfterWaiting");
            break;
        case kCFRunLoopExit:
            NSLog(@"kCFRunLoopExit");
            break;
        default:
            break;
    }
}

2018-09-26 14:21:02.217837+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopAfterWaiting
2018-09-26 14:21:02.218071+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeTimers
2018-09-26 14:21:02.218648+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeSources
2018-09-26 14:21:02.220133+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] --===-[ViewController touchesBegan:withEvent:]
2018-09-26 14:21:02.221260+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeTimers
2018-09-26 14:21:02.221541+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeSources
2018-09-26 14:21:02.221793+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeTimers
2018-09-26 14:21:02.222085+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeSources
2018-09-26 14:21:02.222190+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeTimers
2018-09-26 14:21:02.222517+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeSources
2018-09-26 14:21:02.223391+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeWaiting
2018-09-26 14:21:02.318849+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopAfterWaiting
2018-09-26 14:21:02.318979+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeTimers
2018-09-26 14:21:02.319341+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeSources
2018-09-26 14:21:02.319715+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeTimers
2018-09-26 14:21:02.319782+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeSources
2018-09-26 14:21:02.319871+0800 Interview03-RunLoop[4744:336769] kCFRunLoopBeforeWaiting

证明模式切换 第二种方式:用block的方式

- (void)viewDidLoad
{
    //     第二种方式
    //    // 创建Observer
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
        switch (activity) {
            case kCFRunLoopEntry: {
                CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
                NSLog(@"kCFRunLoopEntry - %@", mode);
                CFRelease(mode);
                break;
            }

            case kCFRunLoopExit: {
                CFRunLoopMode mode = CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopGetCurrent());
                NSLog(@"kCFRunLoopExit - %@", mode);
                CFRelease(mode);
                break;
            }

            default:
                break;
        }
    });
    // 添加Observer到RunLoop中
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
    // 释放
    CFRelease(observer);
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 repeats:NO block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"定时器-----------");
    }];

}

2018-09-26 14:23:00.886113+0800 Interview03-RunLoop[4789:343545] 定时器-----------
2018-09-26 14:23:06.659947+0800 Interview03-RunLoop[4789:343545] kCFRunLoopExit - kCFRunLoopDefaultMode
2018-09-26 14:23:06.660184+0800 Interview03-RunLoop[4789:343545] kCFRunLoopEntry - UITrackingRunLoopMode
2018-09-26 14:23:07.075695+0800 Interview03-RunLoop[4789:343545] kCFRunLoopExit - UITrackingRunLoopMode
2018-09-26 14:23:07.075877+0800 Interview03-RunLoop[4789:343545] kCFRunLoopEntry - kCFRunLoopDefaultMode

一开始 oberver内部是有的

 

RunLoop 的 Mode

CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的结构大致如下：

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
    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode
    CFMutableSetRef _modes;           // Set
    ...
};

这里有个概念叫 “CommonModes”：一个 Mode 可以将自己标记为”Common”属性（通过将其 ModeName 添加到 RunLoop 的 “commonModes” 中）。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。

应用场景举例：主线程的 RunLoop 里有两个预置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。这两个 Mode 都已经被标记为”Common”属性。DefaultMode 是 App 平时所处的状态，TrackingRunLoopMode 是追踪 ScrollView 滑动时的状态。当你创建一个 Timer 并加到 DefaultMode 时，Timer 会得到重复回调，但此时滑动一个TableView时，RunLoop 会将 mode 切换为 TrackingRunLoopMode，这时 Timer 就不会被回调，并且也不会影响到滑动操作。

有时你需要一个 Timer，在两个 Mode 中都能得到回调，一种办法就是将这个 Timer 分别加入这两个 Mode。还有一种方式，就是将 Timer 加入到顶层的 RunLoop 的 “commonModeItems” 中。”commonModeItems” 被 RunLoop 自动更新到所有具有”Common”属性的 Mode 里去。

当运行在commonModel标记下，会发现，currentModel的值和状态依然没变，在普通状态下还是default，在滑动下还是track，但是不一样的点在于，正常两个状态下的（不是在标记下），track内部是模式没有timer的，timer默认是加在default下面的，所以滑动下才会产生不准，停顿的现象，之所以加入标记会好使是因为：标记下会看到track模式的model里也有timer了，也就是上面所说的会把：”commonModeItems” 被 RunLoop 自动更新到所有具有”Common”属性的 Mode 里去。但是随着状态的切换，currentmodel依然在换，只是两个model具有相同的东西就是commonModeItems的内容。

CFRunLoop对外暴露的管理 Mode 接口只有下面2个:

CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);

Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面几个：

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);

你只能通过 mode name 来操作内部的 mode，当你传入一个新的 mode name 但 RunLoop 内部没有对应 mode 时，RunLoop会自动帮你创建对应的 CFRunLoopModeRef。对于一个 RunLoop 来说，其内部的 mode 只能增加不能删除。

苹果公开提供的 Mode 有两个：kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode) 和 UITrackingRunLoopMode，你可以用这两个 Mode Name 来操作其对应的 Mode。

同时苹果还提供了一个操作 Common 标记的字符串：kCFRunLoopCommonModes (NSRunLoopCommonModes)，你可以用这个字符串来操作 Common Items，或标记一个 Mode 为 “Common”。使用时注意区分这个字符串和其他 mode name。

 

四：RunLoop的运行逻辑

请看代码执行流程 及源码流程

打断点看这里 下面的函数栈执行流程就是下面源码的流程过程。请对比

2018-09-26 15:21:45.901445+0800 Interview01-runloop流程[5242:400150] 11111111111
(lldb) bt
* thread #1, queue = 'com.apple.main-thread', stop reason = breakpoint 1.1
  * frame #0: 0x00000001003ed69d Interview01-runloop流程`-[ViewController touchesBegan:withEvent:](self=0x00007fdc3ff02e90, _cmd="touchesBegan:withEvent:", touches=1 element, event=0x0000608000104a40) at ViewController.m:39
    frame #1: 0x0000000101d03767 UIKit`forwardTouchMethod + 340
    frame #2: 0x0000000101d03602 UIKit`-[UIResponder touchesBegan:withEvent:] + 49
    frame #3: 0x0000000101b4be1a UIKit`-[UIWindow _sendTouchesForEvent:] + 2052
    frame #4: 0x0000000101b4d7c1 UIKit`-[UIWindow sendEvent:] + 4086
    frame #5: 0x0000000101af1310 UIKit`-[UIApplication sendEvent:] + 352
    frame #6: 0x00000001024326af UIKit`__dispatchPreprocessedEventFromEventQueue + 2796
    frame #7: 0x00000001024352c4 UIKit`__handleEventQueueInternal + 5949
    frame #8: 0x00000001015fbbb1 CoreFoundation`__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__ + 17
    frame #9: 0x00000001015e04af CoreFoundation`__CFRunLoopDoSources0 + 271
    frame #10: 0x00000001015dfa6f CoreFoundation`__CFRunLoopRun + 1263
    frame #11: 0x00000001015df30b CoreFoundation`CFRunLoopRunSpecific + 635
    frame #12: 0x00000001067cda73 GraphicsServices`GSEventRunModal + 62
    frame #13: 0x0000000101ad6057 UIKit`UIApplicationMain + 159
    frame #14: 0x00000001003ed74f Interview01-runloop流程`main(argc=1, argv=0x00007ffeef811fb0) at main.m:14
    frame #15: 0x00000001050b6955 libdyld.dylib`start + 1
(lldb) 

/* rl, rlm are locked on entrance and exit */
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {

    // 来保存do while循环的结果
    int32_t retVal = 0;
    // 从这里开始
    do {
        // 通知obervers：即将处理timers
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
        // 通知obervers：即将处理sources
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);

        // 处理blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);

        // 处理source0
        Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
        if (sourceHandledThisLoop) {
            // 处理blocks
            __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
	}

        // 判断有无source1：端口相关的东西
        msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
        if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
            // 如果有source1 就跳转到handle_msg
            goto handle_msg;
        }

        didDispatchPortLastTime = false;

        // 通知obervers即将休眠
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
        // 休眠
        __CFRunLoopSetSleeping(rl);


        CFAbsoluteTime sleepStart = poll ? 0.0 : CFAbsoluteTimeGetCurrent();

        do { // 循环在做一件事情

            // 做这件事情 ：在等待别的消息 来唤醒当前线程。
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof((mach_msg_header_t *)msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);

        } while (1);

        // 不睡觉了
        __CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
        // 通知obervers：结束休眠
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);

        // 去判断怎么醒来的 下面是很多种情况
    handle_msg:;
        __CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);

        if (MACH_PORT_NULL == livePort) {  CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_NOTHING();
        } else if (livePort == rl->_wakeUpPort) {  CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_WAKEUP();
        } // 前面两种是什么事都不干 下面这两种就是：被timer唤醒 就会执行__CFRunLoopDoTimers

        else if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
            CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
            if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
                // Re-arm the next timer, because we apparently fired early
                __CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
            }

        else if (rlm->_timerPort != MACH_PORT_NULL && livePort == rlm->_timerPort) {
            CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();

            if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
                // Re-arm the next timer
                __CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
            }
        }

        else if (livePort == dispatchPort) { // 被GCD唤醒
            CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_DISPATCH();
            __CFRunLoopModeUnlock(rlm);
            __CFRunLoopUnlock(rl);
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ, (void *)6, NULL);

            // 处理GCD相关的事情
            __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
            _CFSetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ, (void *)0, NULL);
            __CFRunLoopLock(rl);
            __CFRunLoopModeLock(rlm);
            sourceHandledThisLoop = true;
            didDispatchPortLastTime = true;
        } else {  // 剩下的是被source1唤醒
            // 处理source1
            __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
        } 

    // 处理blocks
    __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);

    // 设置返回值
	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);// 条件成立，又会执行里面的东西

    if (timeout_timer) {
        dispatch_source_cancel(timeout_timer);
        dispatch_release(timeout_timer);
    } else {
        free(timeout_context);
    }

    return retVal;
}

// runloop入口
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {     /* DOES CALLOUT */

    // kCFRunLoopEntry通知oberver进入loop 已经传入一种模式：modeName
	 __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    // 最主要的逻辑，具体要做的事情
	result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
    // 通知obervers 退出loop
	 __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);

    // 返回结果
    return result;
}

• 01、通知Observers：进入Loop
• 02、通知Observers：即将处理Timers
• 03、通知Observers：即将处理Sources
• 04、处理Blocks
• 05、处理Source0（可能会再次处理Blocks）
• 06、如果存在Source1，就跳转到第8步
• 07、通知Observers：开始休眠（等待消息唤醒）
• 08、通知Observers：结束休眠（被某个消息唤醒）
  • 01> 处理Timer
  • 02> 处理GCD Async To Main Queue
  • 03> 处理Source1
• 09、处理Blocks
• 10、根据前面的执行结果，决定如何操作
  • 01> 回到第02步
  • 02> 退出Loop
• 11、通知Observers：退出Loop

GCD很多东西是不依赖于runloop的，只是GCD有一种情况会交给runloop去处理：

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        
        // 处理一些子线程的逻辑
        
        // 回到主线程去刷新UI界面 :依赖runloop
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"11111111111");
        });
    });

 

五：休眠的细节

RunLoop 的底层实现

从上面代码可以看到，RunLoop 的核心是基于 mach port 的，其进入休眠时调用的函数是 mach_msg()。为了解释这个逻辑，下面稍微介绍一下 OSX/iOS 的系统架构。

苹果官方将整个系统大致划分为上述4个层次：
应用层包括用户能接触到的图形应用，例如 Spotlight、Aqua、SpringBoard 等。
应用框架层即开发人员接触到的 Cocoa 等框架。
核心框架层包括各种核心框架、OpenGL 等内容。
Darwin 即操作系统的核心，包括系统内核、驱动、Shell 等内容，这一层是开源的，其所有源码都可以在 opensource.apple.com 里找到。

我们在深入看一下 Darwin 这个核心的架构：

其中，在硬件层上面的三个组成部分：Mach、BSD、IOKit (还包括一些上面没标注的内容)，共同组成了 XNU 内核。
XNU 内核的内环被称作 Mach，其作为一个微内核，仅提供了诸如处理器调度、IPC (进程间通信)等非常少量的基础服务。
BSD 层可以看作围绕 Mach 层的一个外环，其提供了诸如进程管理、文件系统和网络等功能。
IOKit 层是为设备驱动提供了一个面向对象(C++)的一个框架。

Mach 本身提供的 API 非常有限，而且苹果也不鼓励使用 Mach 的 API，但是这些API非常基础，如果没有这些API的话，其他任何工作都无法实施。在 Mach 中，所有的东西都是通过自己的对象实现的，进程、线程和虚拟内存都被称为”对象”。和其他架构不同， Mach 的对象间不能直接调用，只能通过消息传递的方式实现对象间的通信。”消息”是 Mach 中最基础的概念，消息在两个端口 (port) 之间传递，这就是 Mach 的 IPC (进程间通信) 的核心。

Mach 的消息定义是在 头文件的，很简单：

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;

一条 Mach 消息实际上就是一个二进制数据包 (BLOB)，其头部定义了当前端口 local_port 和目标端口 remote_port，
发送和接受消息是通过同一个 API 进行的，其 option 标记了消息传递的方向：

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);

为了实现消息的发送和接收，mach_msg() 函数实际上是调用了一个 Mach 陷阱 (trap)，即函数mach_msg_trap()，陷阱这个概念在 Mach 中等同于系统调用。当你在用户态调用 mach_msg_trap() 时会触发陷阱机制，切换到内核态；内核态中内核实现的 mach_msg() 函数会完成实际的工作，如下图：

这些概念可以参考维基百科: System_call、Trap_(computing)。

开始睡觉 就是休眠 意味着：线程阻塞，不会往下走。cpu就不会给给资源。

实现方式 while(1)也可以实现阻塞，但是当前线程没有休息，一直在执行代码，这种不叫休眠。而runloop的那种是什么事情都不会做，真正的休息了。那如何做到呢

__CFRunLoopServiceMachPort

要达到睡觉，只有内核（操作系统）层面的才能达到。

// 内核层面API（一般不开放）  应用层面API(我们程序员用的)

休眠的 实现原理

static Boolean __CFRunLoopServiceMachPort(mach_port_name_t port, mach_msg_header_t **buffer, size_t buffer_size, mach_port_t *livePort, mach_msg_timeout_t timeout, voucher_mach_msg_state_t *voucherState, voucher_t *voucherCopy) {
    Boolean originalBuffer = true;
    kern_return_t ret = KERN_SUCCESS;
    for (;;) {		/* In that sleep of death what nightmares may come ... */

...
        if (TIMEOUT_INFINITY == timeout) { CFRUNLOOP_SLEEP(); } else { CFRUNLOOP_POLL(); }
        // mach_msg 比较底层的函数
        ret = mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG|(voucherState ? MACH_RCV_VOUCHER : 0)|MACH_RCV_LARGE|((TIMEOUT_INFINITY != timeout) ? MACH_RCV_TIMEOUT : 0)|MACH_RCV_TRAILER_TYPE(MACH_MSG_TRAILER_FORMAT_0)|MACH_RCV_TRAILER_ELEMENTS(MACH_RCV_TRAILER_AV), 0, msg->msgh_size, port, timeout, MACH_PORT_NULL);

        // Take care of all voucher-related work right after mach_msg.
        // If we don't release the previous voucher we're going to leak it.
        voucher_mach_msg_revert(*voucherState);
        
        // Someone will be responsible for calling voucher_mach_msg_revert. This call makes the received voucher the current one.
        *voucherState = voucher_mach_msg_adopt(msg);
...

    }
    HALT;
    return false;
}

 

RunLoop 的核心就是一个 mach_msg() (见上面代码的第7步)，RunLoop 调用这个函数去接收消息，如果没有别人发送 port 消息过来，内核会将线程置于等待状态。例如你在模拟器里跑起一个 iOS 的 App，然后在 App 静止时点击暂停，你会看到主线程调用栈是停留在 mach_msg_trap() 这个地方。

关于具体的如何利用 mach port 发送信息，可以看看 NSHipster 这一篇文章，或者这里的中文翻译 。

关于Mach的历史可以看看这篇很有趣的文章：Mac OS X 背后的故事（三）Mach 之父 Avie Tevanian。

 

六：苹果用 RunLoop 实现的功能

AutoreleasePool

App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry(即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting(准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；Exit(即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。这个 Observer 的 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

事件响应

苹果注册了一个 Source1 (基于 mach port 的) 用来接收系统事件，其回调函数为 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。

当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)发生后，首先由 IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。这个过程的详细情况可以参考这里。SpringBoard 只接收按键(锁屏/静音等)，触摸，加速，接近传感器等几种 Event，随后用 mach port 转发给需要的App进程。随后苹果注册的那个 Source1 就会触发回调，并调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。

_UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行处理或分发，其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 点击、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。

手势识别

当上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时，其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。

苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件，这个Observer的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer的回调。

当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时，这个回调都会进行相应处理。

界面更新

当在操作 UI 时，比如改变了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的层次时，或者手动调用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个 UIView/CALayer 就被标记为待处理，并被提交到一个全局的容器去。

苹果注册了一个 Observer 监听 BeforeWaiting(即将进入休眠) 和 Exit (即将退出Loop) 事件，回调去执行一个很长的函数：
_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。这个函数里会遍历所有待处理的 UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面。

这个函数内部的调用栈大概是这样的：

_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];

定时器

NSTimer 其实就是 CFRunLoopTimerRef，他们之间是 toll-free bridged 的。一个 NSTimer 注册到 RunLoop 后，RunLoop 会为其重复的时间点注册好事件。例如 10:00, 10:10, 10:20 这几个时间点。RunLoop为了节省资源，并不会在非常准确的时间点回调这个Timer。Timer 有个属性叫做 Tolerance (宽容度)，标示了当时间点到后，容许有多少最大误差。

如果某个时间点被错过了，例如执行了一个很长的任务，则那个时间点的回调也会跳过去，不会延后执行。就比如等公交，如果 10:10 时我忙着玩手机错过了那个点的公交，那我只能等 10:20 这一趟了。

CADisplayLink 是一个和屏幕刷新率一致的定时器（但实际实现原理更复杂，和 NSTimer 并不一样，其内部实际是操作了一个 Source）。如果在两次屏幕刷新之间执行了一个长任务，那其中就会有一帧被跳过去（和 NSTimer 相似），造成界面卡顿的感觉。在快速滑动TableView时，即使一帧的卡顿也会让用户有所察觉。Facebook 开源的 AsyncDisplayLink 就是为了解决界面卡顿的问题，其内部也用到了 RunLoop，这个稍后我会再单独写一页博客来分析。

PerformSelecter

当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后，实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop 中。所以如果当前线程没有 RunLoop，则这个方法会失效。

当调用 performSelector:onThread: 时，实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去，同样的，如果对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。

+ (id)performSelector:(SEL)sel {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)((id)self, sel);
}

+ (id)performSelector:(SEL)sel withObject:(id)obj {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL, id))objc_msgSend)((id)self, sel, obj);
}

+ (id)performSelector:(SEL)sel withObject:(id)obj1 withObject:(id)obj2 {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL, id, id))objc_msgSend)((id)self, sel, obj1, obj2);
}

- (id)performSelector:(SEL)sel {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL))objc_msgSend)(self, sel);
}

- (id)performSelector:(SEL)sel withObject:(id)obj {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL, id))objc_msgSend)(self, sel, obj);
}

- (id)performSelector:(SEL)sel withObject:(id)obj1 withObject:(id)obj2 {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL, id, id))objc_msgSend)(self, sel, obj1, obj2);
}

而  performSelector: withObject:  afterDelay: 这个需要注意 带有afterDelay的都是跟runloop有关的，这个底层用到了NSTimer。这里分不清的需要看一下timer的作用。

主线程几乎所有的事情都是交给了runloop去做，比如UI界面的刷新、点击时间的处理、performSelector等等

不是所有的代码都是交给runloop去做的，比如：打印不是runloop去做的。

关于GCD

实际上 RunLoop 底层也会用到 GCD 的东西，比如 RunLoop 是用 dispatch_source_t 实现的 Timer（评论中有人提醒，NSTimer 是用了 XNU 内核的 mk_timer，我也仔细调试了一下，发现 NSTimer 确实是由 mk_timer 驱动，而非 GCD 驱动的）。但同时 GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop， 例如 dispatch_async()。

当调用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 时，libDispatch 会向主线程的 RunLoop 发送消息，RunLoop会被唤醒，并从消息中取得这个 block，并在回调 __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() 里执行这个 block。但这个逻辑仅限于 dispatch 到主线程，dispatch 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。

关于网络请求

iOS 中，关于网络请求的接口自下至上有如下几层:

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

• CFSocket 是最底层的接口，只负责 socket 通信。
• CFNetwork 是基于 CFSocket 等接口的上层封装，ASIHttpRequest 工作于这一层。
• NSURLConnection 是基于 CFNetwork 的更高层的封装，提供面向对象的接口，AFNetworking 工作于这一层。
• NSURLSession 是 iOS7 中新增的接口，表面上是和 NSURLConnection 并列的，但底层仍然用到了 NSURLConnection 的部分功能 (比如 com.apple.NSURLConnectionLoader 线程)，AFNetworking2 和 Alamofire 工作于这一层。

下面主要介绍下 NSURLConnection 的工作过程。

通常使用 NSURLConnection 时，你会传入一个 Delegate，当调用了 [connection start] 后，这个 Delegate 就会不停收到事件回调。实际上，start 这个函数的内部会会获取 CurrentRunLoop，然后在其中的 DefaultMode 添加了4个 Source0 (即需要手动触发的Source)。CFMultiplexerSource 是负责各种 Delegate 回调的，CFHTTPCookieStorage 是处理各种 Cookie 的。

当开始网络传输时，我们可以看到 NSURLConnection 创建了两个新线程：com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 线程是处理底层 socket 连接的。NSURLConnectionLoader 这个线程内部会使用 RunLoop 来接收底层 socket 的事件，并通过之前添加的 Source0 通知到上层的 Delegate。

NSURLConnectionLoader 中的 RunLoop 通过一些基于 mach port 的 Source 接收来自底层 CFSocket 的通知。当收到通知后，其会在合适的时机向 CFMultiplexerSource 等 Source0 发送通知，同时唤醒 Delegate 线程的 RunLoop 来让其处理这些通知。CFMultiplexerSource 会在 Delegate 线程的 RunLoop 对 Delegate 执行实际的回调。

七：RunLoop在实际开中的应用

a、控制线程生命周期（线程保活，耗时操作，子线程的事情做完了就会自动销毁，不希望早挂掉，就可以用runloop控制生命周期）

b、解决NSTimer在滑动时停止工作的问题（在滚动时，nstimer会失效）

c、监控应用卡顿

d、性能优化

 

b、首先讲定时器失效的问题

因为定时器是在默认模式下工作，不是在UITrackingRunLoopMode模式下工作

可以自己写一个定时器 然后滚动页面 可以看到定时器停止了。

 [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"%d", ++count);
    }];

带有scheduledTimer的方法，就会默认直接将nstimer对象添加到默认模式，如果自己想添加的话可以用下面的这种

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    static int count = 0;
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"%d", ++count);
    }];
//    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
//    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];
    
    // NSDefaultRunLoopMode、UITrackingRunLoopMode才是真正存在的模式
    // NSRunLoopCommonModes并不是一个真的模式，它只是一个标记
    // timer能在_commonModes数组中存放的模式下工作
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

如果填写的是NSRunLoopCommonModes，就是告诉runloop会运行到下面结构体的_commonModes这个数组中的模式（上面一个源码中，我们也看到了，可以向上翻）,而这个数组恰好装着NSDefaultRunLoopMode和UITrackingRunLoopMode两个，也就是标记为通用的模式，所以就是可以运行到两种模式下。平时runloop会切换到你传入两种模式的任何一个模式，但是你传入common，也就是会到commonModes数组下的模式，数组中有两个模式，所以两个模式下都可以运行。而common并不是一种模式。

timer被标记为NSRunLoopCommonModes，那么能在commonModes模式工作，那这个timer就会被放到commonModeItems里面去（因为平常的模式都有对应的modes）。

从流程上说，timer可以唤醒runloop，这样就开始处理timer了。

struct __CFRunLoop {
    CFRuntimeBase _base;
    pthread_mutex_t _lock;			/* locked for accessing mode list */
    __CFPort _wakeUpPort;			// used for CFRunLoopWakeUp 
    Boolean _unused;
    volatile _per_run_data *_perRunData;              // reset for runs of the run loop
    pthread_t _pthread;            // 线程对象
    uint32_t _winthread;  
    CFMutableSetRef _commonModes;  // 这是有common标记的
    CFMutableSetRef _commonModeItems;
    CFRunLoopModeRef _currentMode; // 当前是什么模式
    CFMutableSetRef _modes;        // set是一个无序集合：一堆CFRunLoopModeRef对象
    struct _block_item *_blocks_head;
    struct _block_item *_blocks_tail;
    CFAbsoluteTime _runTime;
    CFAbsoluteTime _sleepTime;
    CFTypeRef _counterpart;
};

 

a、控制线程生命周期(线程保活，AFNetWorking2.X)

任务可以接受串行，不是并发的，可以采用这种方式来做，因为任务都是交给一个线程来做的(并发没有意义)。

控制子线程声明周期，让子线程一直在内存中，这样的好处是 经常要在子线程中处理事情。

子线程的特点：做完自己的事情，直接挂掉，我们现在不希望它立刻挂掉。

在当前线程获取runloop就自动创建好runloop了。[NSRunLoop currentRunLoop]

还需要注意：如果Mode里没有任何Source0/Source1/Timer/Observer，RunLoop会立马退出

port就是source1。port对象可以随便写。所以可以下面方式做， 在run中就不会死掉，真正想让做的事情是在某个时刻做test方法。

#import 

@interface MJThread : NSThread

@end
#import "MJThread.h"

@implementation MJThread

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

@end

#import "ViewController.h"
#import "MJThread.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJThread *thread;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.thread = [[MJThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    [self.thread start];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

// 子线程需要执行的任务
- (void)test
{
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}

// 这个方法的目的：线程保活
- (void)run {
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
    
    // 往RunLoop里面添加Source\Timer\Observer
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    
    NSLog(@"%s ----end----", __func__); // 所以一直不会执行这一行
}

@end

2018-09-27 10:34:56.829966+0800 Interview03-线程保活[1888:120690] -[ViewController run] {number = 3, name = (null)}
2018-09-27 10:35:16.747305+0800 Interview03-线程保活[1888:120690] -[ViewController test] {number = 3, name = (null)}
2018-09-27 10:35:17.561778+0800 Interview03-线程保活[1888:120690] -[ViewController test] {number = 3, name = (null)}
2018-09-27 10:35:19.930440+0800 Interview03-线程保活[1888:120690] -[ViewController test] {number = 3, name = (null)}

上面有一个问题就是：target强引用这控制器，控制器不会销毁，线程也不会销毁，因为rubloop的任务一直没结束。

实现

#import "ViewController.h"
#import "MJThread.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJThread *thread; // 假设希望这个线程跟随控制器
@property (assign, nonatomic, getter=isStoped) BOOL stopped;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    
    self.stopped = NO;
    self.thread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
        NSLog(@"%@----begin----", [NSThread currentThread]);
        
        // 往RunLoop里面添加Source\Timer\Observer
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        while (!weakSelf.isStoped) {
            // beforeData：超时     distantFuture:遥远的未来
            // 一旦执行完任务，runloop就退出了。
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
        }
        
        NSLog(@"%@----end----", [NSThread currentThread]);
        
        // NSRunLoop的run方法是无法停止的，它专门用于开启一个永不销毁的线程（NSRunLoop）
//                [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        /*
         it runs the receiver in the NSDefaultRunLoopMode by repeatedly invoking runMode:beforeDate:.
         In other words, this method effectively begins an infinite(无限的) loop that processes data from the run loop’s input sources and timers
         */
        
    }];
    [self.thread start];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
NSLog(@"如果上面是NO,则不会等上面的子线程执行完，就先执行这个打印");
}

// 子线程需要执行的任务
- (void)test
{
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}

- (IBAction)stop {
    // 在子线程调用stop
    [self performSelector:@selector(stopThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

// 用于停止子线程的RunLoop
- (void)stopThread
{
    // 设置标记为YES
    self.stopped = YES;
    
    // 停止RunLoop
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    
//    [self stop];
}

@end

2018-09-27 11:19:28.051542+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] {number = 5, name = (null)}----begin----
2018-09-27 11:19:30.032698+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] -[ViewController test] {number = 5, name = (null)}
2018-09-27 11:19:30.584124+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] -[ViewController test] {number = 5, name = (null)}
2018-09-27 11:19:31.045202+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] -[ViewController test] {number = 5, name = (null)}
2018-09-27 11:19:31.922878+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] -[ViewController test] {number = 5, name = (null)}
2018-09-27 11:19:32.901617+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] -[ViewController stopThread] {number = 5, name = (null)}
2018-09-27 11:19:32.901958+0800 Interview03-线程保活[2280:165391] {number = 5, name = (null)}----end----

如果想让控制器销毁 runloop也销毁，则在dealloc里打开stop方法: 但是打开后就崩溃了，原因：waitUntilDone:NO 这个参数

这个代表不等了，不等这个子线程执行方法，而主线程依然往下走，是两条路。而当主线程直接走下去，而这个stop函数就结束了，所以dealloc就结束了，控制器就挂掉了，而与此同时，这个子线程在执行stropThread方法，这个方法是控制器的方法，还要执行控制器的属性啥的，引用是runloop在处理这个子线程的访问。

performSelector：onThread：底层就是通过子线程的runloop去执行的。[self performSelector:@selector(stopThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];这个perform是执行stopThread方法到self.thread这个线程，那就是给这个线程发一个消息，就相当于是基于port的概念，要基于runloop去处理的，所以也就是说这个runloop在处理这个perform的时候出问题了，因为runloop内部在处理performselector的时候需要拿到控制器对象来调用stopThread做事情，但是控制器已经销毁了，所以就发生了坏内存访问。所以这个坏内存指的是控制器坏掉了。所以就需要设置为YES,代表让子线程代码执行完毕后才会往下走。但是仅仅设置为YES,又会发生另外一个问题，也就是weakSelf提前释放的问题。当控制器退出的时候，weakself指向的对象销毁了，所以weakself就会被释放掉，这个时候

  while ( !weakSelf.isStoped) {

            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];

        }

这个就是空的也就是NO，取反就是YES，所以就又会进入while循环重新runloop，所以会看到一直打印不了end，所以线程也释放不了。

看解决方案，判断一下weakself，判断必须有值，

#import "ViewController.h"
#import "MJThread.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJThread *thread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStoped) BOOL stopped;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    
    self.stopped = NO;
    self.thread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
        NSLog(@"%@----begin----", [NSThread currentThread]);
        
        // 往RunLoop里面添加Source\Timer\Observer
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
        while ( weakSelf  && !weakSelf.isStoped) {
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
        }
        
        NSLog(@"%@----end----", [NSThread currentThread]);
    }];
    [self.thread start];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

// 子线程需要执行的任务
- (void)test
{
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}

- (IBAction)stop {
    
    // 在子线程调用stop（waitUntilDone设置为YES，代表子线程的代码执行完毕后，这个方法才会往下走）
    [self performSelector:@selector(stopThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

// 用于停止子线程的RunLoop
- (void)stopThread
{
    // 设置标记为YES
    self.stopped = YES;
    
    // 停止RunLoop
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
    
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    [self stop];
}

@end

但是又发现一个问题，就是点击页面，停止，会崩溃看下图

发生上述的原因是因为：进来 点击 然后停止之后，就已经把runloop停止掉了，而且线程已经是空的了，当退出控制器的时候，会再次调用stop，再调用这个方法，因为线程已经是空的了，所以就会爆坏内存访问。所以修改如下：把线程置位空，并且判断一下

//
//  ViewController.m
//  Interview03-线程保活
//
//  Created by MJ Lee on 2018/6/3.
//  Copyright © 2018年 MJ Lee. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"
#import "MJThread.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJThread *thread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStoped) BOOL stopped;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    
    self.stopped = NO;
    self.thread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
        NSLog(@"%@----begin----", [NSThread currentThread]);
        
        // 往RunLoop里面添加Source\Timer\Observer
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
        while (weakSelf && !weakSelf.isStoped) {
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
        }
        
        NSLog(@"%@----end----", [NSThread currentThread]);
    }];
    [self.thread start];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    if (!self.thread) return;
    [self performSelector:@selector(test) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

// 子线程需要执行的任务
- (void)test
{
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
}

- (IBAction)stop {
    if (!self.thread) return;
    
    // 在子线程调用stop（waitUntilDone设置为YES，代表子线程的代码执行完毕后，这个方法才会往下走）
    [self performSelector:@selector(stopThread) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

// 用于停止子线程的RunLoop
- (void)stopThread
{
    // 设置标记为YES
    self.stopped = YES;
    
    // 停止RunLoop
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    NSLog(@"%s %@", __func__, [NSThread currentThread]);
    
    // 清空线程
    self.thread = nil;
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    [self stop];
}

@end

用起来比较麻烦，现在封装起来

#import 

typedef void (^MJPermenantThreadTask)(void);

@interface MJPermenantThread : NSObject

/**
 开启线程
 */
//- (void)run;

/**
 在当前子线程执行一个任务
 */
- (void)executeTask:(MJPermenantThreadTask)task;

/**
 结束线程
 */
- (void)stop;

@end
#import "MJPermenantThread.h"

/** MJThread **/
@interface MJThread : NSThread
@end
@implementation MJThread
- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}
@end

/** MJPermenantThread **/
@interface MJPermenantThread()
@property (strong, nonatomic) MJThread *innerThread;
@property (assign, nonatomic, getter=isStopped) BOOL stopped;
@end

@implementation MJPermenantThread
#pragma mark - public methods
- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.stopped = NO;
        
        __weak typeof(self) weakSelf = self;
        
        self.innerThread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
            [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
            
            while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
                [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
            }
        }];
        
        [self.innerThread start];
    }
    return self;
}

//- (void)run
//{
//    if (!self.innerThread) return;
//
//    [self.innerThread start];
//}

- (void)executeTask:(MJPermenantThreadTask)task
{
    if (!self.innerThread || !task) return;
    
    [self performSelector:@selector(__executeTask:) onThread:self.innerThread withObject:task waitUntilDone:NO];
}

- (void)stop
{
    if (!self.innerThread) return;
    
    [self performSelector:@selector(__stop) onThread:self.innerThread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    [self stop];
}

#pragma mark - private methods
- (void)__stop
{
    self.stopped = YES;
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    self.innerThread = nil;
}

- (void)__executeTask:(MJPermenantThreadTask)task
{
    task();
}

@end

调用

#import "ViewController.h"
#import "MJPermenantThread.h"

@interface ViewController ()
@property (strong, nonatomic) MJPermenantThread *thread;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.thread = [[MJPermenantThread alloc] init];
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self.thread executeTask:^{
        NSLog(@"执行任务 - %@", [NSThread currentThread]);
    }];
}

- (IBAction)stop {
    [self.thread stop];
}

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
}

@end

当然也可以用c语言的来写

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.innerThread = [[MJThread alloc] initWithBlock:^{
            NSLog(@"begin----");
            
            // 创建上下文（要初始化一下结构体）
            CFRunLoopSourceContext context = {0};
            
            // 创建source
            CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(kCFAllocatorDefault, 0, &context);
            
            // 往Runloop中添加source
            CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopDefaultMode);
            
            // 销毁source
            CFRelease(source);
            
            // 启动
            CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
            
//            while (weakSelf && !weakSelf.isStopped) {
//                // 第3个参数：returnAfterSourceHandled，设置为true，代表执行完source后就会退出当前loop
//                CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, true);
//            }
            
            NSLog(@"end----");
        }];
        
        [self.innerThread start];
    }
    return self;
}

看一下

AFNetworking

AFURLConnectionOperation 这个类是基于 NSURLConnection 构建的，其希望能在后台线程接收 Delegate 回调。为此 AFNetworking 单独创建了一个线程，并在这个线程中启动了一个 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 启动前内部必须要有至少一个 Timer/Observer/Source，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先创建了一个新的 NSMachPort 添加进去了。通常情况下，调用者需要持有这个 NSMachPort (mach_port) 并在外部线程通过这个 port 发送消息到 loop 内；但此处添加 port 只是为了让 RunLoop 不至于退出，并没有用于实际的发送消息。

- (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];
}

当需要这个后台线程执行任务时，AFNetworking 通过调用 [NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop 中

AsyncDisplayKit

AsyncDisplayKit 是 Facebook 推出的用于保持界面流畅性的框架，其原理大致如下：

UI 线程中一旦出现繁重的任务就会导致界面卡顿，这类任务通常分为3类：排版，绘制，UI对象操作。

排版通常包括计算视图大小、计算文本高度、重新计算子式图的排版等操作。
绘制一般有文本绘制 (例如 CoreText)、图片绘制 (例如预先解压)、元素绘制 (Quartz)等操作。
UI对象操作通常包括 UIView/CALayer 等 UI 对象的创建、设置属性和销毁。

其中前两类操作可以通过各种方法扔到后台线程执行，而最后一类操作只能在主线程完成，并且有时后面的操作需要依赖前面操作的结果 （例如TextView创建时可能需要提前计算出文本的大小）。ASDK 所做的，就是尽量将能放入后台的任务放入后台，不能的则尽量推迟 (例如视图的创建、属性的调整)。

为此，ASDK 创建了一个名为 ASDisplayNode 的对象，并在内部封装了 UIView/CALayer，它具有和 UIView/CALayer 相似的属性，例如 frame、backgroundColor等。所有这些属性都可以在后台线程更改，开发者可以只通过 Node 来操作其内部的 UIView/CALayer，这样就可以将排版和绘制放入了后台线程。但是无论怎么操作，这些属性总需要在某个时刻同步到主线程的 UIView/CALayer 去。

ASDK 仿照 QuartzCore/UIKit 框架的模式，实现了一套类似的界面更新的机制：即在主线程的 RunLoop 中添加一个 Observer，监听了 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit 事件，在收到回调时，遍历所有之前放入队列的待处理的任务，然后一一执行。
具体的代码可以看这里：_ASAsyncTransactionGroup。

 

八：面试题

runloop如何响应用户操作的，具体流程是什么样的

首先是由source1来把系统事件捕捉，也就是你一点击屏幕，这个就是一个source1事件，source1会把它包装成一个事件队列EventQueue, 这个事件队列又在source0里面处理，是先由source1捕捉，再由source0去处理。

 

线程和runloop的关系？

一条线程对应一个runloop，默认情况下，线程的runloop是没有创建的，在第一次获取的时候创建runloop。

 

timer跟runloop的关系?

timer是运行在runloop里面的，runloop来控制timer什么时候执行。

 

runloop是如何响应用户操作的，具体流程

首先是由source1来捕捉触摸事件，再由source0去处理触摸事件。

 

线程的任务一旦执行完毕，生命周期就结束，无法再使用当前线程。

 

保住线程的命为什么要用runloop，用强指针不就好了么？

 准确来讲，使用runloop是为了让线程保持激活状态

强指针指向，当任务执行完毕，这个线程还在内存中，它没有销毁，但是它不会处于激活状态，不能再做事情了。

 

部分转载参考自https://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/