深入理解RunLoop
#0
RunLoop 是一种机制，让线程能随时处理事件但并不退出。
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 Event Loop 的逻辑。线程执行了入口函数后，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。
#1
iOS 系统中，提供了两个这样的对象：NSRunLoop 和 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。
#2
pthread_t 和 NSThread 是一一对应的，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。
有两个可以自动获取 RunLoop 的函数：CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()。其获取RunLoop的逻辑为：
有一个全局的Dictionary用来存放RunLoop，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
第一次获取RunLoop时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个RunLoop。
从Dic中获取线程的RunLoop，取不到时，创建一个，同时注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。
线程和 RunLoop 之间是一一对应的，其关系保存在一个全局的 Dictionary 里。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）。
#3
在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef
关系如下:
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。
#4
CFRunLoopSourceRef 是事件产生的地方。
CFRunLoopTimerRef 是基于时间的触发器，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 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。
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。
#5
CFRunLoop对外暴露的管理 Mode 接口有2个:
CFRunLoopAddCommonMode
CFRunLoopRunInMode
Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面几个：
CFRunLoopAddSource
CFRunLoopAddObserver
CFRunLoopAddTimer
CFRunLoopRemoveSource
CFRunLoopRemoveObserve
CFRunLoopRemoveTimer
#6
RunLoop 内部的逻辑大致如下:
实际上 RunLoop 就是这样一个函数，其内部是一个 do-while 循环。当你调用 CFRunLoopRun() 时，线程就会一直停留在这个循环里；直到超时或被手动停止，该函数才会返回。
#7
RunLoop 的核心是基于 mach port 的，其进入休眠时调用的函数是 mach_msg()。
Darwin 是操作系统的核心，其架构：
在硬件层上面的三个组成部分：Mach、BSD、IOKit
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。
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”。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。
#8
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：
RunLoop 的核心就是一个 mach_msg() ，在模拟器里跑起一个 iOS 的 App，然后在 App 静止时点击暂停，主线程调用栈停留在 mach_msg_trap() 。
App 启动后 RunLoop 默认注册了5个Mode:
-
kCFRunLoopDefaultMode: App的默认 Mode，通常主线程是在这个 Mode 下运行的。 -
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。 -
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。 -
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到。 -
kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位的 Mode，没有实际作用。
#9 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。
#10 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。
CADisplayLink 是一个和屏幕刷新率一致的定时器，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。
#11 网络
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