一 概念：
RunLoop是通过内部维护事件循环管理事件/消息的一个对象，在没有消息需要处理时，休眠避免资源占用（用户态通过系统调用进入内核态）；在有消息需要处理时，立刻唤醒（内核态切换到用户态）。
15121616412418_.pic.jpg
EXTRA：
1.用户态：应用程序都是在用户态，平时开发用到的api等都是用户态的操作
2.内核态：系统调用，牵涉到操作系统，底层内核相关的指令。
二 数据结构
在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef
其关系如下：
RunLoop_0.png
- 一个 RunLoop可以有多个Mode，每个 Mode 又包含若干个 Source/Timer/Observer。
- Source/Timer/Observer又叫mode item。不同mode下的mode item互不影响。
- 一个 item可被加入不同的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，RunLoop退出。
- 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。
Mode(RunLoop模式)
runLoopMode有用来标志runLoopMode的标志_name，有两个事件源的集合_sources0、_sources1，有一组观察者_obeserver，有一组被加入到runLoop中的_timers，还有Mode本身维护着的一个用于计时的_timerSource，_timerPort。这两个一个是GCD时钟一个是内核时钟
数据结构：
struct __CFRunLoopMode {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* must have the run loop locked before locking this */
//mode name
CFStringRef _name;
Boolean _stopped;
char _padding[3];
//mode item
CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
//mach port 到 mode的映射,为了在runloop主逻辑中过滤runloop自己的port消息
CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;
//记录了所有当前mode中需要监听的port，作为调用监听消息函数的参数
__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 */
};
- CFRunLoopMode对象有一个name，若干source0、source1、timer、observer和若干port，其中source，timer，observer 数据结构被统称为 mode item。上面提到的那几种model（UITrackingRunLoopMode、GSEventReceiveRunLoopMode、kCFRunLoopDefaultMode、kCFRunLoopCommonMode），其实就是这里的name
- source、timer、observer可以在多个model中注册，但是只有runloop当前的currentMode下的source、timer、observer才可以运行
Mode Item
1.CFRunLoopSourceRef(事件源)：
struct __CFRunLoopSource {
CFRuntimeBase _base;
uint32_t _bits; //用于标记Signaled状态，source0只有在被标记为Signaled状态，才会被处理
pthread_mutex_t _lock;
CFIndex _order; /* immutable */
CFMutableBagRef _runLoops;
union {
CFRunLoopSourceContext version0; /* immutable, except invalidation */
CFRunLoopSourceContext1 version1; /* immutable, except invalidation */
} _context;
};
///source0
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
Boolean (*equal)(const void *info1, const void *info2);
CFHashCode (*hash)(const void *info);
void (*schedule)(void *info, CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);//当source加入到model触发的回调
void (*cancel)(void *info, CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);//当source从runloop中移除时触发的回调
void (*perform)(void *info);//当source事件被触发时的回调，使用CFRunLoopSourceSignal方式触发。
} CFRunLoopSourceContext;
///source1
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
Boolean (*equal)(const void *info1, const void *info2);
CFHashCode (*hash)(const void *info);
#if (TARGET_OS_MAC && !(TARGET_OS_EMBEDDED || TARGET_OS_IPHONE)) || (TARGET_OS_EMBEDDED || TARGET_OS_IPHONE)
mach_port_t (*getPort)(void *info);//当source被添加到mode中的时候，从这个函数中获得具体mach_port_t。
void * (*perform)(void *msg, CFIndex size, CFAllocatorRef allocator, void *info);
#else
void * (*getPort)(void *info);
void (*perform)(void *info);
#endif
} CFRunLoopSourceContext1;
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。
• 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。
2.CFRunLoopTimerRef(时间源：基于时间的触发器):
struct __CFRunLoopTimer {
CFRuntimeBase _base;
uint16_t _bits; //标记fire状态
pthread_mutex_t _lock;
CFRunLoopRef _runLoop; //添加该timer的runloop
CFMutableSetRef _rlModes; //存放所有包含该timer的 mode的 modeName，意味着一个timer可能会在多个mode中存在
CFAbsoluteTime _nextFireDate;
CFTimeInterval _interval; //理想时间间隔 /* immutable */
CFTimeInterval _tolerance; //时间偏差 /* mutable */
uint64_t _fireTSR; /* TSR units */
CFIndex _order; /* immutable */
CFRunLoopTimerCallBack _callout; /* immutable */
CFRunLoopTimerContext _context; /* immutable, except invalidation */
};
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。
3.CFRunLoopObserverRef(观察者)：
struct __CFRunLoopObserver {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock;
CFRunLoopRef _runLoop;
CFIndex _rlCount;
CFOptionFlags _activities; /* immutable */
CFIndex _order; /* immutable */
CFRunLoopObserverCallBack _callout; /* immutable */
CFRunLoopObserverContext _context; /* immutable, except invalidation */
};
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：
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
};
注意点：
- Source1和Timer都属于端口事件源，不同的是所有的Timer都共用一个端口(Timer Port)，而每个Source1都有不同的对应端口。
- Source0属于input Source中的一部分，Input Source还包括cuntom自定义源，由其他线程手动发出
Model管理model Item的实现：
1.添加移除source源CFRunLoopAddSource
//添加source事件
void CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef rls, CFStringRef modeName) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return;
if (!__CFIsValid(rls)) return;
Boolean doVer0Callout = false;
__CFRunLoopLock(rl);
//如果是kCFRunLoopCommonModes
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
//如果runloop的_commonModes存在，则copy一个新的复制给set
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
//如果runl _commonModeItems为空
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
//先初始化
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
//把传入的CFRunLoopSourceRef加入_commonModeItems
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rls);
//如果刚才set copy到的数组里有数据
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rls};
/* add new item to all common-modes */
//则把set里的所有mode都执行一遍__CFRunLoopAddItemToCommonModes函数
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
//以上分支的逻辑就是，如果你往kCFRunLoopCommonModes里面添加一个source，那么所有_commonModes里的mode都会添加这个source
} else {
//根据modeName查找mode
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
//如果_sources0不存在，则初始化_sources0，_sources0和_portToV1SourceMap
if (NULL != rlm && NULL == rlm->_sources0) {
rlm->_sources0 = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
rlm->_sources1 = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
rlm->_portToV1SourceMap = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, NULL);
}
//如果_sources0和_sources1中都不包含传入的source
if (NULL != rlm && !CFSetContainsValue(rlm->_sources0, rls) && !CFSetContainsValue(rlm->_sources1, rls)) {
//如果version是0，则加到_sources0
if (0 == rls->_context.version0.version) {
CFSetAddValue(rlm->_sources0, rls);
//如果version是1，则加到_sources1
} else if (1 == rls->_context.version0.version) {
CFSetAddValue(rlm->_sources1, rls);
__CFPort src_port = rls->_context.version1.getPort(rls->_context.version1.info);
if (CFPORT_NULL != src_port) {
//此处只有在加到source1的时候才会把souce和一个mach_port_t对应起来
//可以理解为，source1可以通过内核向其端口发送消息来主动唤醒runloop
CFDictionarySetValue(rlm->_portToV1SourceMap, (const void *)(uintptr_t)src_port, rls);
__CFPortSetInsert(src_port, rlm->_portSet);
}
}
__CFRunLoopSourceLock(rls);
//把runloop加入到source的_runLoops中
if (NULL == rls->_runLoops) {
rls->_runLoops = CFBagCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeBagCallBacks); // sources retain run loops!
}
CFBagAddValue(rls->_runLoops, rl);
__CFRunLoopSourceUnlock(rls);
if (0 == rls->_context.version0.version) {
if (NULL != rls->_context.version0.schedule) {
doVer0Callout = true;
}
}
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
if (doVer0Callout) {
// although it looses some protection for the source, we have no choice but
// to do this after unlocking the run loop and mode locks, to avoid deadlocks
// where the source wants to take a lock which is already held in another
// thread which is itself waiting for a run loop/mode lock
rls->_context.version0.schedule(rls->_context.version0.info, rl, modeName); /* CALLOUT */
}
}
//移除source
void CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef rls, CFStringRef modeName) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
Boolean doVer0Callout = false, doRLSRelease = false;
__CFRunLoopLock(rl);
//如果是kCFRunLoopCommonModes，则从_commonModes的所有mode中移除该source
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
if (NULL != rl->_commonModeItems && CFSetContainsValue(rl->_commonModeItems, rls)) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
CFSetRemoveValue(rl->_commonModeItems, rls);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rls};
/* remove new item from all common-modes */
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopRemoveItemFromCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
}
} else {
//根据modeName查找mode，如果不存在，返回NULL
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
if (NULL != rlm && ((NULL != rlm->_sources0 && CFSetContainsValue(rlm->_sources0, rls)) || (NULL != rlm->_sources1 && CFSetContainsValue(rlm->_sources1, rls)))) {
CFRetain(rls);
//根据source版本做对应的remove操作
if (1 == rls->_context.version0.version) {
__CFPort src_port = rls->_context.version1.getPort(rls->_context.version1.info);
if (CFPORT_NULL != src_port) {
CFDictionaryRemoveValue(rlm->_portToV1SourceMap, (const void *)(uintptr_t)src_port);
__CFPortSetRemove(src_port, rlm->_portSet);
}
}
CFSetRemoveValue(rlm->_sources0, rls);
CFSetRemoveValue(rlm->_sources1, rls);
__CFRunLoopSourceLock(rls);
if (NULL != rls->_runLoops) {
CFBagRemoveValue(rls->_runLoops, rl);
}
__CFRunLoopSourceUnlock(rls);
if (0 == rls->_context.version0.version) {
if (NULL != rls->_context.version0.cancel) {
doVer0Callout = true;
}
}
doRLSRelease = true;
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
if (doVer0Callout) {
// although it looses some protection for the source, we have no choice but
// to do this after unlocking the run loop and mode locks, to avoid deadlocks
// where the source wants to take a lock which is already held in another
// thread which is itself waiting for a run loop/mode lock
rls->_context.version0.cancel(rls->_context.version0.info, rl, modeName); /* CALLOUT */
}
if (doRLSRelease) CFRelease(rls);
}
- 添加移除都使用pthread_mutex_t自旋锁
- __CFRunLoopFindMode通过modeName从当前runloop的_modes获取当前mode(如果有则直接返回mode，没有自动创建再返回mode)
- 如果添加到kCFRunLoopCommonModes时，讲source添加到_commonModeItems，且将source分别添加到_commonModes的所有mode中，非kCFRunLoopCommonModes时添加到mode的_sources0或者_sources1中
- 根据source的version0区分source0和source1(version0==0: source0, version0==1: source1)
2.添加移除Observer观察者CFRunLoopAddObserver
void CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef rlo, CFStringRef modeName) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopModeRef rlm;
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return;
if (!__CFIsValid(rlo) || (NULL != rlo->_runLoop && rlo->_runLoop != rl)) return;
__CFRunLoopLock(rl);
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rlo);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rlo};
/* add new item to all common-modes */
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
if (NULL != rlm && NULL == rlm->_observers) {
rlm->_observers = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeArrayCallBacks);
}
if (NULL != rlm && !CFArrayContainsValue(rlm->_observers, CFRangeMake(0, CFArrayGetCount(rlm->_observers)), rlo)) {
Boolean inserted = false;
for (CFIndex idx = CFArrayGetCount(rlm->_observers); idx--; ) {
CFRunLoopObserverRef obs = (CFRunLoopObserverRef)CFArrayGetValueAtIndex(rlm->_observers, idx);
if (obs->_order <= rlo->_order) {
CFArrayInsertValueAtIndex(rlm->_observers, idx + 1, rlo);
inserted = true;
break;
}
}
if (!inserted) {
CFArrayInsertValueAtIndex(rlm->_observers, 0, rlo);
}
rlm->_observerMask |= rlo->_activities;
__CFRunLoopObserverSchedule(rlo, rl, rlm);
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
void CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef rlo, CFStringRef modeName) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopModeRef rlm;
__CFRunLoopLock(rl);
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
if (NULL != rl->_commonModeItems && CFSetContainsValue(rl->_commonModeItems, rlo)) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
CFSetRemoveValue(rl->_commonModeItems, rlo);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rlo};
/* remove new item from all common-modes */
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopRemoveItemFromCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
}
} else {
rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
if (NULL != rlm && NULL != rlm->_observers) {
CFRetain(rlo);
CFIndex idx = CFArrayGetFirstIndexOfValue(rlm->_observers, CFRangeMake(0, CFArrayGetCount(rlm->_observers)), rlo);
if (kCFNotFound != idx) {
CFArrayRemoveValueAtIndex(rlm->_observers, idx);
__CFRunLoopObserverCancel(rlo, rl, rlm);
}
CFRelease(rlo);
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
- 添加移除都使用pthread_mutex_t自旋锁，
- __CFRunLoopFindMode通过modeName从当前runloop的_modes获取当前mode(如果有则直接返回mode，没有自动创建再返回mode)
- 如果添加到kCFRunLoopCommonModes时，将observer添加到_commonModeItems，且将source分别添加到_commonModes的所有mode中，非kCFRunLoopCommonModes时添加到mode的_observers中
- 根据observer中的_order顺序将observer添加到mode的_observers中，_order越大排在越后面（_observers根据_order从小到大排序）
3. 添加移除时间源CFRunLoopAddTimer
void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef rlt, CFStringRef modeName) {
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return;
if (!__CFIsValid(rlt) || (NULL != rlt->_runLoop && rlt->_runLoop != rl)) return;
__CFRunLoopLock(rl);
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rlt);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rlt};
/* add new item to all common-modes */
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
if (NULL != rlm) {
if (NULL == rlm->_timers) {
CFArrayCallBacks cb = kCFTypeArrayCallBacks;
cb.equal = NULL;
rlm->_timers = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &cb);
}
}
if (NULL != rlm && !CFSetContainsValue(rlt->_rlModes, rlm->_name)) {
__CFRunLoopTimerLock(rlt);
if (NULL == rlt->_runLoop) {
rlt->_runLoop = rl;
} else if (rl != rlt->_runLoop) {
__CFRunLoopTimerUnlock(rlt);
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
return;
}
CFSetAddValue(rlt->_rlModes, rlm->_name);
__CFRunLoopTimerUnlock(rlt);
__CFRunLoopTimerFireTSRLock();
__CFRepositionTimerInMode(rlm, rlt, false);
__CFRunLoopTimerFireTSRUnlock();
if (!_CFExecutableLinkedOnOrAfter(CFSystemVersionLion)) {
// Normally we don't do this on behalf of clients, but for
// backwards compatibility due to the change in timer handling...
if (rl != CFRunLoopGetCurrent()) CFRunLoopWakeUp(rl);
}
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
void CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef rlt, CFStringRef modeName) {
CHECK_FOR_FORK();
__CFRunLoopLock(rl);
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
if (NULL != rl->_commonModeItems && CFSetContainsValue(rl->_commonModeItems, rlt)) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
CFSetRemoveValue(rl->_commonModeItems, rlt);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rlt};
/* remove new item from all common-modes */
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopRemoveItemFromCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
}
} else {
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
CFIndex idx = kCFNotFound;
CFMutableArrayRef timerList = NULL;
if (NULL != rlm) {
timerList = rlm->_timers;
if (NULL != timerList) {
idx = CFArrayGetFirstIndexOfValue(timerList, CFRangeMake(0, CFArrayGetCount(timerList)), rlt);
}
}
if (kCFNotFound != idx) {
__CFRunLoopTimerLock(rlt);
CFSetRemoveValue(rlt->_rlModes, rlm->_name);
if (0 == CFSetGetCount(rlt->_rlModes)) {
rlt->_runLoop = NULL;
}
__CFRunLoopTimerUnlock(rlt);
CFArrayRemoveValueAtIndex(timerList, idx);
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
- 添加移除都使用pthread_mutex_t自旋锁，
- __CFRunLoopFindMode通过modeName从当前runloop的_modes获取当前mode(如果有则直接返回mode，没有自动创建再返回mode)
- 如果添加到kCFRunLoopCommonModes时，将observer添加到_commonModeItems，且将source分别添加到_commonModes的所有mode中，非kCFRunLoopCommonModes时添加到mode的_observers中
- 将mode的name添加到timer的_rlModes中，且通过__CFRepositionTimerInMode方法将timer添加到mode的_timers中
三 RunLoop内部实现
在平时我们使用的是Foundation框架的NSRunLoop类去做一些实现，而其实NSRunLoop是基于CoreFoundation框架中的CFRunLoop进行的一层简单的封装。所以我们这里着重介绍CFRunLoop，毕竟我们能拿到CFRunLoop的源码。
1. RunLoop的组成
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;
uint32_t _winthread;
CFMutableSetRef _commonModes;
CFMutableSetRef _commonModeItems;
CFRunLoopModeRef _currentMode;
CFMutableSetRef _modes;
struct _block_item *_blocks_head;
struct _block_item *_blocks_tail;
CFTypeRef _counterpart;
};
CFRunLoop是这么一个结构体。
结构体中有用来保证线程安全的锁_lock，有用来唤醒runLoop的端口_wakeUpPort，有线程对象_pthread，还有一个模式集合_modes以及一些其他辅助的属性
2. RunLoop创建获取
runLoop与线程是一一对应的。也就是说一个runLoop对应着一个线程，一个线程对应着一个runLoop。这里我们从runLoop的构造函数和获取函数即可看出：
//全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef __CFRunLoops = NULL;
/// 访问 loopsDic 时的锁, 可以知道__CFRunLoops是线程不安全的
static CFSpinLock_t loopsLock = CFSpinLockInit;
// should only be called by Foundation
// t==0 is a synonym for "main thread" that always works
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
// 如果传入线程为空，默认则为主线程
if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
t = pthread_main_thread_np();
}
//加锁访问字典
__CFSpinLock(&loopsLock);
if (!__CFRunLoops) {
// 第一次进入时，初始化全局__CFSpinUnlock字典，并先为主线程创建一个 RunLoop。
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
//释放临时创建的变量
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
//解锁
__CFSpinLock(&loopsLock);
}
//如果不是第一次，则直接从字典里面取
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
if (!loop) {
//如果取不到则创建一个新的CFRunLoopRef，然后存在全局的字典里面，传入的参数（线程指针）作为key
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFSpinLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
//保存到字典
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
//释放资源
// don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
CFRelease(newLoop);
}
//如果传入的线程是当前线程
if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
// 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
}
}
return loop;
}
//取主线程的RunLoop
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
CHECK_FOR_FORK();
static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
//传入主线程
if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
return __main;
}
//取当前所在线程的RunLoop
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
if (rl) return rl;
//传入当前线程
return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}
static CFRunLoopRef __CFRunLoopCreate(pthread_t t) {
CFRunLoopRef loop = NULL;
CFRunLoopModeRef rlm;
uint32_t size = sizeof(struct __CFRunLoop) - sizeof(CFRuntimeBase);
loop = (CFRunLoopRef)_CFRuntimeCreateInstance(kCFAllocatorSystemDefault, __kCFRunLoopTypeID, size, NULL);
if (NULL == loop) {
return NULL;
}
(void)__CFRunLoopPushPerRunData(loop);
__CFRunLoopLockInit(&loop->_lock);
loop->_wakeUpPort = __CFPortAllocate();
if (CFPORT_NULL == loop->_wakeUpPort) HALT;
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(loop);
loop->_commonModes = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
CFSetAddValue(loop->_commonModes, kCFRunLoopDefaultMode);
loop->_commonModeItems = NULL;
loop->_currentMode = NULL;
loop->_modes = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
loop->_blocks_head = NULL;
loop->_blocks_tail = NULL;
loop->_counterpart = NULL;
loop->_pthread = t;
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
loop->_winthread = GetCurrentThreadId();
#else
loop->_winthread = 0;
#endif
rlm = __CFRunLoopFindMode(loop, kCFRunLoopDefaultMode, true);
if (NULL != rlm) __CFRunLoopModeUnlock(rlm);
return loop;
}
- 线程和RunLoop一一对应，保存在全局字典__CFRunLoops里（key: pthreadPointer(线程) value: RunLoop）
- 创建全局__CFRunLoops时会默认创建主线程MainRunLoop
- 非主线程创建当前线程RunLoop时会set到__CFRunLoops和当前线程的TSD中
- 线程runLoop属于懒加载， 一个线程最开始是没有对应的runLoop的，是在调用获取函数ge tCurrentRunLoop的时候才对应了一个runLoop
- RunLoop 的创建是发生在第一次获取时。一般是获取主线程的时候。
- RunLoop 的销毁是发生在线程结束时。
- 只能在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外），否则就这个Runloop就没有注册销毁回调。这一点是根据pthread_equal(t, pthread_self())后面的代码，如果是当前线程后面才会注册销毁回调。因为上面讲过Runlopp暴露给外部的创建方式只有CFRunLoopGetMain() 和 CFRunLoopGetCurrent()两种，所以这种情况不用考虑
3. CommonModes实现
系统默认注册了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,是同步modeItem到多个Mode的一种实现方案。
CommonModes内部实现如下：
static void __CFRunLoopAddItemsToCommonMode(const void *value, void *ctx) {
CFTypeRef item = (CFTypeRef)value;
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)(((CFTypeRef *)ctx)[0]);
CFStringRef modeName = (CFStringRef)(((CFTypeRef *)ctx)[1]);
if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopSourceTypeID) {
CFRunLoopAddSource(rl, (CFRunLoopSourceRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopObserverTypeID) {
CFRunLoopAddObserver(rl, (CFRunLoopObserverRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopTimerTypeID) {
CFRunLoopAddTimer(rl, (CFRunLoopTimerRef)item, modeName);
}
}
static void __CFRunLoopAddItemToCommonModes(const void *value, void *ctx) {
CFStringRef modeName = (CFStringRef)value;
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)(((CFTypeRef *)ctx)[0]);
CFTypeRef item = (CFTypeRef)(((CFTypeRef *)ctx)[1]);
if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopSourceTypeID) {
CFRunLoopAddSource(rl, (CFRunLoopSourceRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopObserverTypeID) {
CFRunLoopAddObserver(rl, (CFRunLoopObserverRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopTimerTypeID) {
CFRunLoopAddTimer(rl, (CFRunLoopTimerRef)item, modeName);
}
}
static void __CFRunLoopRemoveItemFromCommonModes(const void *value, void *ctx) {
CFStringRef modeName = (CFStringRef)value;
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)(((CFTypeRef *)ctx)[0]);
CFTypeRef item = (CFTypeRef)(((CFTypeRef *)ctx)[1]);
if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopSourceTypeID) {
CFRunLoopRemoveSource(rl, (CFRunLoopSourceRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopObserverTypeID) {
CFRunLoopRemoveObserver(rl, (CFRunLoopObserverRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == __kCFRunLoopTimerTypeID) {
CFRunLoopRemoveTimer(rl, (CFRunLoopTimerRef)item, modeName);
}
}
void CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName) {
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return;
__CFRunLoopLock(rl);
if (!CFSetContainsValue(rl->_commonModes, modeName)) {
CFSetRef set = rl->_commonModeItems ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModeItems) : NULL;
CFSetAddValue(rl->_commonModes, modeName);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, modeName};
/* add all common-modes items to new mode */
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemsToCommonMode), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
- CFRunLoopRef根据线程创建RunLoop，且将kCFRunLoopDefaultMode加入到_commonModes里；NSRunLoop在主线程中则会将kCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode都加入到_commonModes，在其他线程只讲kCFRunLoopDefaultMode加入到_commonModes。
- 一个mode标记为common属性（用CFRunLoopAddCommonMode函数）时会保存在_commonModes，且会讲已有的_commonModeItems源同步到新增的mode中。
- _commonModeItems里面存放的source, observer, timer等，在每次runLoop运行的时候都会被同步到具有Common标记的Modes里。比如这样：[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:_timer forMode:NSRunLoopCommonModes];就是把timer放到commonItem里
4. RunLoop执行过程
函数内部主要做了一个do-while循环，线程一直处于 "等待消息->接受->处理" 的循环中，直到这个循环结束。
根据苹果官方文档说明，上面的代码归纳起来就是下面这十步：
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1727123-b455eb58ecfd8dad.jpg
RunLoopRun源码：
/// 用DefaultMode启动
/默认运行runloop的kCFRunLoopDefaultMode
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
//默认在kCFRunLoopDefaultMode下运行runloop
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
CHECK_FOR_FORK();
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
/// 用指定的Mode启动，允许设置RunLoop超时时间
SInt32 CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}
//停止运行 CFRunLoopRef
void CFRunLoopStop(CFRunLoopRef rl) {
Boolean doWake = false;
CHECK_FOR_FORK();
__CFRunLoopLock(rl);
if (rl->_currentMode) {
__CFRunLoopSetStopped(rl);
doWake = true;
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
if (doWake) {
CFRunLoopWakeUp(rl);
}
}
/// RunLoop的实现
/*
* 指定mode运行runloop
* @param rl 当前运行的runloop
* @param modeName 需要运行的mode的name
* @param seconds runloop的超时时间
* @param returnAfterSourceHandled 是否处理完事件就返回
*/
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;
__CFRunLoopLock(rl);
//根据modeName找到本次运行的mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
//如果没找到 || mode中没有注册任何事件，则就此停止，不进入循环
if (NULL == currentMode || __CFRunLoopModeIsEmpty(rl, currentMode, rl->_currentMode)) {
Boolean did = false;
if (currentMode) __CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
__CFRunLoopUnlock(rl);
return did ? kCFRunLoopRunHandledSource : kCFRunLoopRunFinished;
}
volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);
//取上一次运行的mode
CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
//如果本次mode和上次的mode一致
rl->_currentMode = currentMode;
//初始化一个result为kCFRunLoopRunFinished
int32_t result = kCFRunLoopRunFinished;
// 1.通知observer即将进入runloop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
//10.通知observer已退出runloop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
__CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
__CFRunLoopPopPerRunData(rl, previousPerRun);
rl->_currentMode = previousMode;
__CFRunLoopUnlock(rl);
return result;
}
/**
* 运行run loop
*
* @param rl 运行的RunLoop对象
* @param rlm 运行的mode
* @param seconds run loop超时时间
* @param stopAfterHandle true:run loop处理完事件就退出 false:一直运行直到超时或者被手动终止
* @param previousMode 上一次运行的mode
*
* @return 返回4种状态
*/
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
//获取系统启动后的CPU运行时间，用于控制超时时间
uint64_t startTSR = mach_absolute_time();
//如果RunLoop或者mode是stop状态，则直接return，不进入循环
if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
return kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
return kCFRunLoopRunStopped;
}
//mach端口，在内核中，消息在端口之间传递。 初始为0
mach_port_name_t dispatchPort = MACH_PORT_NULL;
//判断是否为主线程
Boolean libdispatchQSafe = pthread_main_np() && ((HANDLE_DISPATCH_ON_BASE_INVOCATION_ONLY && NULL == previousMode) || (!HANDLE_DISPATCH_ON_BASE_INVOCATION_ONLY && 0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ)));
//如果在主线程 && runloop是主线程的runloop && 该mode是commonMode，则给mach端口赋值为主线程收发消息的端口
if (libdispatchQSafe && (CFRunLoopGetMain() == rl) && CFSetContainsValue(rl->_commonModes, rlm->_name)) dispatchPort = _dispatch_get_main_queue_port_4CF();
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
mach_port_name_t modeQueuePort = MACH_PORT_NULL;
if (rlm->_queue) {
//mode赋值为dispatch端口_dispatch_runloop_root_queue_perform_4CF
modeQueuePort = _dispatch_runloop_root_queue_get_port_4CF(rlm->_queue);
if (!modeQueuePort) {
CRASH("Unable to get port for run loop mode queue (%d)", -1);
}
}
#endif
//GCD管理的定时器，用于实现runloop超时机制
dispatch_source_t timeout_timer = NULL;
struct __timeout_context *timeout_context = (struct __timeout_context *)malloc(sizeof(*timeout_context));
//立即超时
if (seconds <= 0.0) { // instant timeout
seconds = 0.0;
timeout_context->termTSR = 0ULL;
}
//seconds为超时时间，超时时执行__CFRunLoopTimeout函数
else if (seconds <= TIMER_INTERVAL_LIMIT) {
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, DISPATCH_QUEUE_OVERCOMMIT);
timeout_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
dispatch_retain(timeout_timer);
timeout_context->ds = timeout_timer;
timeout_context->rl = (CFRunLoopRef)CFRetain(rl);
timeout_context->termTSR = startTSR + __CFTimeIntervalToTSR(seconds);
dispatch_set_context(timeout_timer, timeout_context); // source gets ownership of context
dispatch_source_set_event_handler_f(timeout_timer, __CFRunLoopTimeout);
dispatch_source_set_cancel_handler_f(timeout_timer, __CFRunLoopTimeoutCancel);
uint64_t ns_at = (uint64_t)((__CFTSRToTimeInterval(startTSR) + seconds) * 1000000000ULL);
dispatch_source_set_timer(timeout_timer, dispatch_time(1, ns_at), DISPATCH_TIME_FOREVER, 1000ULL);
dispatch_resume(timeout_timer);
}
//永不超时
else { // infinite timeout
seconds = 9999999999.0;
timeout_context->termTSR = UINT64_MAX;
}
//标志位默认为true
Boolean didDispatchPortLastTime = true;
//记录最后runloop状态，用于return
int32_t retVal = 0;
do {
//初始化一个存放内核消息的缓冲池
uint8_t msg_buffer[3 * 1024];
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
mach_msg_header_t *msg = NULL;
mach_port_t livePort = MACH_PORT_NULL;
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
HANDLE livePort = NULL;
Boolean windowsMessageReceived = false;
#endif
//取所有需要监听的port
__CFPortSet waitSet = rlm->_portSet;
//设置RunLoop为可以被唤醒状态
__CFRunLoopUnsetIgnoreWakeUps(rl);
//2.通知observer，即将触发timer回调，处理timer事件
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
//3.通知observer，即将触发Source0回调
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
//执行加入当前runloop的block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
//4.处理source0事件
//有事件处理返回true，没有事件返回false
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
if (sourceHandledThisLoop) {
//执行加入当前runloop的block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
//如果没有Sources0事件处理 并且 没有超时，poll为false
//如果有Sources0事件处理 或者 超时，poll都为true
Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);
//第一次do..whil循环不会走该分支，因为didDispatchPortLastTime初始化是true
if (MACH_PORT_NULL != dispatchPort && !didDispatchPortLastTime) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
//从缓冲区读取消息
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
//5.接收dispatchPort端口的消息，（接收source1事件）
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0)) {
//如果接收到了消息的话，前往第9步开始处理msg
goto handle_msg;
}
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
if (__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(NULL, &dispatchPort, 0, 0, &livePort, NULL)) {
goto handle_msg;
}
#endif
}
didDispatchPortLastTime = false;
//6.通知观察者RunLoop即将进入休眠
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
//设置RunLoop为休眠状态
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
// do not do any user callouts after this point (after notifying of sleeping)
// Must push the local-to-this-activation ports in on every loop
// iteration, as this mode could be run re-entrantly and we don't
// want these ports to get serviced.
__CFPortSetInsert(dispatchPort, waitSet);
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
//这里有个内循环，用于接收等待端口的消息
//进入此循环后，线程进入休眠，直到收到新消息才跳出该循环，继续执行run loop
do {
if (kCFUseCollectableAllocator) {
objc_clear_stack(0);
memset(msg_buffer, 0, sizeof(msg_buffer));
}
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
//7.接收waitSet端口的消息
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
//收到消息之后，livePort的值为msg->msgh_local_port，
if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
// Drain the internal queue. If one of the callout blocks sets the timerFired flag, break out and service the timer.
while (_dispatch_runloop_root_queue_perform_4CF(rlm->_queue));
if (rlm->_timerFired) {
// Leave livePort as the queue port, and service timers below
rlm->_timerFired = false;
break;
} else {
if (msg && msg != (mach_msg_header_t *)msg_buffer) free(msg);
}
} else {
// Go ahead and leave the inner loop.
break;
}
} while (1);
#else
if (kCFUseCollectableAllocator) {
objc_clear_stack(0);
memset(msg_buffer, 0, sizeof(msg_buffer));
}
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
#endif
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
// Here, use the app-supplied message queue mask. They will set this if they are interested in having this run loop receive windows messages.
__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(waitSet, NULL, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, rlm->_msgQMask, &livePort, &windowsMessageReceived);
#endif
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
// Must remove the local-to-this-activation ports in on every loop
// iteration, as this mode could be run re-entrantly and we don't
// want these ports to get serviced. Also, we don't want them left
// in there if this function returns.
__CFPortSetRemove(dispatchPort, waitSet);
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
// user callouts now OK again
//取消runloop的休眠状态
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
//8.通知观察者runloop被唤醒
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopAfterWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
//9.处理收到的消息
handle_msg:;
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
if (windowsMessageReceived) {
// These Win32 APIs cause a callout, so make sure we're unlocked first and relocked after
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
if (rlm->_msgPump) {
rlm->_msgPump();
} else {
MSG msg;
if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE | PM_NOYIELD)) {
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
}
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
sourceHandledThisLoop = true;
// To prevent starvation of sources other than the message queue, we check again to see if any other sources need to be serviced
// Use 0 for the mask so windows messages are ignored this time. Also use 0 for the timeout, because we're just checking to see if the things are signalled right now -- we will wait on them again later.
// NOTE: Ignore the dispatch source (it's not in the wait set anymore) and also don't run the observers here since we are polling.
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(waitSet, NULL, 0, 0, &livePort, NULL);
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
// If we have a new live port then it will be handled below as normal
}
#endif
if (MACH_PORT_NULL == livePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_NOTHING();
// handle nothing
//通过CFRunloopWake唤醒
} else if (livePort == rl->_wakeUpPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_WAKEUP();
//什么都不干，跳回2重新循环
// do nothing on Mac OS
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
// Always reset the wake up port, or risk spinning forever
ResetEvent(rl->_wakeUpPort);
#endif
}
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
//如果是定时器事件
else if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
//9.1 处理timer事件
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
// Re-arm the next timer, because we apparently fired early
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
//如果是定时器事件
else if (rlm->_timerPort != MACH_PORT_NULL && livePort == rlm->_timerPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
// On Windows, we have observed an issue where the timer port is set before the time which we requested it to be set. For example, we set the fire time to be TSR 167646765860, but it is actually observed firing at TSR 167646764145, which is 1715 ticks early. The result is that, when __CFRunLoopDoTimers checks to see if any of the run loop timers should be firing, it appears to be 'too early' for the next timer, and no timers are handled.
// In this case, the timer port has been automatically reset (since it was returned from MsgWaitForMultipleObjectsEx), and if we do not re-arm it, then no timers will ever be serviced again unless something adjusts the timer list (e.g. adding or removing timers). The fix for the issue is to reset the timer here if CFRunLoopDoTimers did not handle a timer itself. 9308754
//9.1处理timer事件
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
// Re-arm the next timer
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
#endif
//如果是dispatch到main queue的block
else if (livePort == dispatchPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_DISPATCH();
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
_CFSetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ, (void *)6, NULL);
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
void *msg = 0;
#endif
//9.2执行block
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
_CFSetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ, (void *)0, NULL);
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
sourceHandledThisLoop = true;
didDispatchPortLastTime = true;
} else {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_SOURCE();
// Despite the name, this works for windows handles as well
CFRunLoopSourceRef rls = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(rl, rlm, livePort);
// 有source1事件待处理
if (rls) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
mach_msg_header_t *reply = NULL;
//9.2 处理source1事件
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
if (NULL != reply) {
(void)mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply->msgh_size, 0, MACH_PORT_NULL, 0, MACH_PORT_NULL);
CFAllocatorDeallocate(kCFAllocatorSystemDefault, reply);
}
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls) || sourceHandledThisLoop;
#endif
}
}
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
if (msg && msg != (mach_msg_header_t *)msg_buffer) free(msg);
#endif
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
//进入run loop时传入的参数，处理完事件就返回
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
}else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
//run loop超时
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
}else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
//run loop被手动终止
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
}else if (rlm->_stopped) {
//mode被终止
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
}else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
//mode中没有要处理的事件
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
//除了上面这几种情况，都继续循环
} while (0 == retVal);
if (timeout_timer) {
dispatch_source_cancel(timeout_timer);
dispatch_release(timeout_timer);
} else {
free(timeout_context);
}
return retVal;
}
在整个循环中，通过observer向外界告知当前runloop的状态，事件触发由source(source0，source1）及timer发起，并且通过之前设置的函数进行回调处理，在处理各个回调的时候也触发了block的处理
- 如果指定了一个不存在的mode来运行RunLoop，那么会失败，mode不会被创建，所以这里传入的mode必须是存在的。
- 如果指定了一个mode，但是这个mode中不包含任何modeItem，那么RunLoop也不会运行，所以必须要传入至少包含一个modeItem的mode。
- 在进入run loop之前通知observer，状态为kCFRunLoopEntry。
- 在退出run loop之后通知observer，状态为kCFRunLoopExit。
- RunLoop 的超时时间就是使用 GCD 中的 dispatch_source_t来实现
5. RunLoop休眠与唤醒
runloop休眠与唤醒机制是依靠系统内核来完成的（苹果操作系统核心组件Darwin中的Mach）
Runloop本质：mach_msg()
Runloop通过mach_msg()函数接收、发送消息。它的本质是调用函数mach_msg_trap()，相当于是一个系统调用，会触发内核状态切换。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。
1727123-3d029f112ddd8930.png
runloop用mach_msg()这个函数去接收消息，**如果没有内核发送port 消息过来，内核会将线程置于等待状态 mach_msg_trap() **(当前线程阻塞)。如果有消息返回（内核开新线程返回消息），判断消息类型处理事件，并通过modeItem的callback回调。(总结：基于port的source1，监听端口，端口有消息，触发回调；而source0，要手动标记为待处理和手动唤醒runloop)
回到__CFRunLoopRun函数中
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
//记录最后runloop状态，用于return
int32_t retVal = 0;
//这里有个内循环，用于接收等待端口的消息
//进入此循环后，线程进入休眠，直到收到新消息才跳出该循环，继续执行run loop
do {
if (kCFUseCollectableAllocator) {
objc_clear_stack(0);
memset(msg_buffer, 0, sizeof(msg_buffer));
}
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
///7.接收waitSet端口的消息
///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
//如果poll为no，且waitset中无port有消息,线程进入休眠；否则唤醒
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
//收到消息之后，livePort的值为msg->msgh_local_port，
if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
// Drain the internal queue. If one of the callout blocks sets the timerFired flag, break out and service the timer.
while (_dispatch_runloop_root_queue_perform_4CF(rlm->_queue));
if (rlm->_timerFired) {
// Leave livePort as the queue port, and service timers below
rlm->_timerFired = false;
break;
} else {
if (msg && msg != (mach_msg_header_t *)msg_buffer) free(msg);
}
} else {
// Go ahead and leave the inner loop.
break;
}
} while (1);
return retVal;
}
//真正让runloop休眠的地方
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) {
Boolean originalBuffer = true;
kern_return_t ret = KERN_SUCCESS;
for (;;) { /* In that sleep of death what nightmares may come ... */
mach_msg_header_t *msg = (mach_msg_header_t *)*buffer;
msg->msgh_bits = 0;
msg->msgh_local_port = port;
msg->msgh_remote_port = MACH_PORT_NULL;
msg->msgh_size = buffer_size;
msg->msgh_id = 0;
//根据timerout参数的值来判断是让runloop 休眠还是继续查询（poll）
if (TIMEOUT_INFINITY == timeout) { CFRUNLOOP_SLEEP(); } else { CFRUNLOOP_POLL(); }
//调用mach_msg()函数接收消息
ret = mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG|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);
CFRUNLOOP_WAKEUP(ret);//唤醒
if (MACH_MSG_SUCCESS == ret) {//成功获取到消息
*livePort = msg ? msg->msgh_local_port : MACH_PORT_NULL;
return true;
}
if (MACH_RCV_TIMED_OUT == ret) {//获取消息超时
if (!originalBuffer) free(msg);
*buffer = NULL;
*livePort = MACH_PORT_NULL;
return false;
}
if (MACH_RCV_TOO_LARGE != ret) break;
buffer_size = round_msg(msg->msgh_size + MAX_TRAILER_SIZE);
if (originalBuffer) *buffer = NULL;
originalBuffer = false;
*buffer = realloc(*buffer, buffer_size);
}
HALT;
return false;
}
__CFRunLoopServiceMachPort用于接受指定端口(一个也可以是多个)的消息，最后一个参数代表当端口无消息的时候是否休眠，0是立刻返回不休眠，TIMEOUT_INFINITY代表休眠。
然后调用mach_msg()函数接收消息（如果没有port 消息，内核会将线程置于等待状态 mach_msg_trap()，所以来到这里，runloop如果没事做就休眠了），根据接收消息的结果对livePort进行赋值，一种是成功获取到消息后，会根据情况赋值为msg->msgh_local_port或者MACH_PORT_NULL，而另一种获取消息超时的情况会赋值为MACH_PORT_NULL
6. RunLoop的CallOut
{
/// 1. 通知Observers，即将进入RunLoop
/// 此处有Observer会创建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);
do {
/// 2. 通知 Observers: 即将触发 Timer 回调。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);
/// 3. 通知 Observers: 即将触发 Source (非基于port的,Source0) 回调。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 4. 触发 Source0 (非基于port的) 回调。
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);
/// 6. 通知Observers，即将进入休眠
/// 此处有Observer释放并新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);
/// 7. sleep to wait msg.
mach_msg() -> mach_msg_trap();
/// 8. 通知Observers，线程被唤醒
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);
/// 9. 如果是被Timer唤醒的，回调Timer
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);
/// 9. 如果是被dispatch唤醒的，执行所有调用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);
/// 9. 如果如果Runloop是被 Source1 (基于port的) 的事件唤醒了，处理这个事件
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);
} while (...);
/// 10. 通知Observers，即将退出RunLoop
/// 此处有Observer释放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);
}
四 RunLoop 退出方式
- 第一种启动方式的退出方法
- (void)run;
runloop会一直运行下去，在此期间会处理来自输入源的数据，并且会在NSDefaultRunLoopMode模式下重复调用runMode:beforeDate:方法；
循环一旦开启，就关闭不了，并且之后的代码就无法执行。api文档中提到：如果没有输入源和定时源加入到runloop中，runloop就马上退出，否则通过频繁调用-runMode:beforeDate:方法来让runloop运行在NSDefaultRunLoopMode模式下。
但是！人为地移除输入源、timer不能保证runloop会退出，因为系统有可能会自己添加一些源来处理事件。（下面两种方法也是）无法用CFRunLoopStop(runloopRef)退出，这种方式启动的runloop不利于控制，不建议使用。
第二种启动方式runUntilDate:
- (void)runUntilDate:(NSDate *)limitDate；
设置超时时间，在超时时间到达之前，runloop会一直运行，在此期间runloop会处理来自输入源的数据，并且也会在NSDefaultRunLoopMode模式下重复调用runMode:beforeDate:方法。
运行在NSDefaultRunLoopMode模式，有超时时间限制。它实际上也是不断调用-runMode:beforeDate:方法来让runloop运行在NSDefaultRunLoopMode模式下，直到到达超时时间
调用CFRunLoopStop(runloopRef)无法停止Run Loop的运行。为什么呢..因为这个方法只会结束当前-runMode:beforeDate:的调用，之后的-runMode:beforeDate:该调用的还是会继续。。。直到timeout
第三种启动方式runMode:beforeDate:
- (void)runMode:(NSString *)mode beforeDate:(NSDate *)limitDate;
通过这种方式启动，runloop会运行一次，当超时时间到达或者第一个输入源被处理，runloop就会退出(非Timer事件触发、显式的用CFRunLoopStop停止Run Loop、到达limitDate后会退出返回。仅是Timer事件触发并不会让Run Loop退出返回；如果是PerfromSelector事件或者其他Input Source事件触发处理后，Run Loop会退出返回YES)
如果我们想控制runloop的退出时机，而不是在处理完一个输入源事件之后就退出，那么就要重复调用runMode:beforeDate:
NSRunLoop *myLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
myPort = (NSMachPort *)[NSMachPort port];
[myLoop addPort:_port forMode:NSDefaultRunLoopMode];
BOOL isLoopRunning = YES; // global
while (isLoopRunning && [myLoop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]);
//关闭runloop的地方
- (void)quitLoop
{
isLoopRunning = NO;
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}
- 对应CFRunLoopRunInMode(mode,limiteDate,true)方法,只执行一次，执行完就退出。
- 可以用CFRunLoopStop(runloopRef)退出runloop。
- api文档里面提到：在第一个input source（非timer）被处理或到达limitDate之后runloop退出。
五 实际应用
1. performSelector
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
具体关系如下：
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:
这两个方法，是向所有注册了CommonMode的Mode添加source0
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:
performSelector:withObject:afterDelay:inModes:
这三个方法是给特定modes（参数是包含至少一个mode的数组）添加source0（前两个）或者timer（afterDelay）。
performSelector:withObject:afterDelay:
这个方法是向NSDefaultRunLoopMode添加timer源
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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];
6. 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。
7. 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。
8. 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
