iOS面试题：runloop 的 mode 作用是什么？

在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有 5 个类，分别对应不同的概念：

• CFRunLoopRef，对应 runloop。

• CFRunLoopModeRef，对应 runloop mode。CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露，只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装

• CFRunLoopSourceRef，对应 source，表示事件产生的地方。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。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。

• CFRunLoopTimerRef，对应 timer，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。

• CFRunLoopObserverRef，对应 observer，表示观察者。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。可以观测的时间点有以下几个：

• kCFRunLoopEntry，即将进入Loop

• kCFRunLoopBeforeTimers，即将处理 Timer

• kCFRunLoopBeforeSources，即将处理 Source

• kCFRunLoopBeforeWaiting，即将进入休眠

• kCFRunLoopAfterWaiting，刚从休眠中唤醒

• kCFRunLoopExit，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。

这些概念的包含关系如下图所示：

线程的运行的过程中需要去处理不同情境的不同事件，mode 则是这个情景的标识，告诉当前应该响应哪些事件。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。

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，因为这个 Timer 作为一个 mode item 并没有被添加到 commonModeItems 里，所以它不会被同步到其他 Common Mode 里。

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。

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，你可以用这两个 Mode Name 来操作其对应的 Mode：

• kCFRunLoopDefaultMode (NSDefaultRunLoopMode)
• UITrackingRunLoopMode

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。

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