方便记忆：
- 实质作用：保证在需要的时候自己跑起来运行，在没有操作的时候就停下来休息
- 运行机制：启动主线程保证持续运行，处理触摸、定时器、Selector事件，空闲通知CPU释放资源
- Runloop和线程关系：每个线程有对应runloop，线程结束时销毁
- Mode：代表RunLoop的运行模式，启动是选择一种mode（currentMode），mode为空立即退出
- Source1：基于Port通过内核和其他线程相互发送消息
- Source0：触摸事件，PerformSelectors
- Timers：定时器，NSTimer
- Observer：监听器，用于监听RunLoop的状态
- RunLoop 运行模式
- kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
- UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
- 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，会切换到kCFRunLoopDefaultMode
- GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
- kCFRunLoopCommonModes: 这是一个占位用的Mode，作为标记kCFRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode用，并不是一种真正的Mode
- CFRunLoopObserverRef 监听RunLoop的状态改变
- kCFRunLoopEntry:RunLoop进入
- kCFRunLoopBeforeTimers:RunLoop要处理Timers了
- kCFRunLoopBeforeSources:RunLoop要处理Sources了
- kCFRunLoopBeforeWaiting:RunLoop要休息了
- kCFRunLoopAfterWaiting:RunLoop醒来了
- kCFRunLoopExit:RunLoop退出了
- 常见的应用场景：
- 常驻线程
- 自动释放池
- AFNetworking的connection连接处理
- TableView平滑滚动延迟加载图片
- 程序崩溃时自主处理例，如：弹出提示等
一. RunLoop简介
运行循环，在程序运行过程中循环做一些事情，如果没有Runloop程序执行完毕就会立即退出，如果有Runloop程序会一直运行，并且时时刻刻在等待用户的输入操作。RunLoop可以在需要的时候自己跑起来运行，在没有操作的时候就停下来休息。能够充分节省CPU资源，提高程序性能。
二. RunLoop基本作用
- 1.保持程序持续运行，程序一启动就会开一个主线程，主线程一开起来就会跑一个主线程对应的RunLoop,RunLoop保证主线程不会被销毁，也就保证了程序的持续运行
- 2.处理App中的各种事件（比如：触摸事件，定时器事件，Selector事件等）
- 3.节省CPU资源，提高程序性能，程序运行起来时，当什么操作都没有做的时候，RunLoop就告诉CPU，现在没有事情做，我要去休息，这时CPU就会将其资源释放出来去做其他的事情，当有事情做的时候RunLoop就会立马起来去做事情
我们先通过API内一张图片来简单看一下RunLoop内部运行原理
通过图片可以看出，RunLoop在跑圈过程中，当接收到Input sources 或者 Timer sources时就会交给对应的处理方去处理。当没有事件消息传入的时候，RunLoop就休息了。这里只是简单的理解一下这张图，接下来我们来了解RunLoop对象和其一些相关类，来更深入的理解RunLoop运行流程。
三. RunLoop在哪里开启
UIApplicationMain函数内启动了Runloop，程序不会马上退出，而是保持运行状态。因此每一个应用必须要有一个runloop，我们知道主线程一开起来，就会跑一个和主线程对应的RunLoop，那么RunLoop一定是在程序的入口main函数中开启。
int main(int argc, char * argv[]) { @autoreleasepool { return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); } }
进入UIApplicationMain
UIKIT_EXTERN int UIApplicationMain(int argc, char *argv[], NSString * __nullable principalClassName, NSString * __nullable delegateClassName);
我们发现它返回的是一个int数，那么我们对main函数做一些修改
int main(int argc, char * argv[]) { @autoreleasepool { NSLog(@"开始"); int re = UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class])); NSLog(@"结束"); return re; } }
运行程序，我们发现只会打印开始，并不会打印结束，这说明在UIApplicationMain函数中，开启了一个和主线程相关的RunLoop，导致UIApplicationMain不会返回，一直在运行中，也就保证了程序的持续运行。 我们来看到RunLoop的源码
// 用DefaultMode启动 void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */ int32_t result; do { result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false); CHECK_FOR_FORK(); } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result); }
我们发现RunLoop确实是do while通过判断result的值实现的。因此，我们可以把RunLoop看成一个死循环。如果没有RunLoop，UIApplicationMain函数执行完毕之后将直接返回，也就没有程序持续运行一说了。
四. RunLoop对象
- Fundation框架（基于CFRunLoopRef的封装） NSRunLoop 对象
- CoreFoundation CFRunLoopRef 对象
因为Fundation框架是基于CFRunLoopRef的一层OC封装，这里我们主要研究CFRunLoopRef源码
如何获得RunLoop对象
Foundation
[NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的RunLoop对象 [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的RunLoop对象
Core Foundation
CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的RunLoop对象 CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的RunLoop对象
五. RunLoop和线程间的关系
- 1.每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
- 2.RunLoop保存在一个全局的Dictionary里，线程作为key,RunLoop作为value
- 3.主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop需要主动创建
- 4.RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁
通过源码查看上述对应
// 拿到当前Runloop 调用_CFRunLoopGet0 CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) { CHECK_FOR_FORK(); CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop); if (rl) return rl; return _CFRunLoopGet0(pthread_self()); } // 查看_CFRunLoopGet0方法内部 CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) { if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) { t = pthread_main_thread_np(); } __CFLock(&loopsLock); if (!__CFRunLoops) { __CFUnlock(&loopsLock); CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks); // 根据传入的主线程获取主线程对应的RunLoop CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np()); // 保存主线程 将主线程-key和RunLoop-Value保存到字典中 CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop); if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) { CFRelease(dict); } CFRelease(mainLoop); __CFLock(&loopsLock); } // 从字典里面拿，将线程作为key从字典里获取一个loop CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t)); __CFUnlock(&loopsLock); // 如果loop为空，则创建一个新的loop，所以runloop会在第一次获取的时候创建 if (!loop) { CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t); __CFLock(&loopsLock); loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t)); // 创建好之后，以线程为key runloop为value，一对一存储在字典中，下次获取的时候，则直接返回字典内的runloop if (!loop) { CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop); loop = newLoop; } // don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it __CFUnlock(&loopsLock); CFRelease(newLoop); } if (pthread_equal(t, pthread_self())) { _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL); if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) { _CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop); } } return loop; }
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 Dictionary 里。所以我们创建子线程RunLoop时，只需在子线程中获取当前线程的RunLoop对象即可
[NSRunLoop currentRunLoop];
如果不获取，那子线程就不会创建与之相关联的RunLoop，并且只能在一个线程的内部获取其 RunLoop [NSRunLoop currentRunLoop];方法调用时，会先看一下字典里有没有存子线程相对用的RunLoop，如果有则直接返回RunLoop，如果没有则会创建一个，并将与之对应的子线程存入字典中。当线程结束时，RunLoop会被销毁。
六. RunLoop结构体
通过源码我们找到__CFRunLoop结构体
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; CFAbsoluteTime _runTime; CFAbsoluteTime _sleepTime; CFTypeRef _counterpart; };
除一些记录性属性外，主要来看一下以下两个成员变量
CFRunLoopModeRef _currentMode; CFMutableSetRef _modes;
CFRunLoopModeRef 其实是指向__CFRunLoopMode结构体的指针，__CFRunLoopMode结构体源码如下
typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef; struct __CFRunLoopMode { CFRuntimeBase _base; pthread_mutex_t _lock; /* must have the run loop locked before locking this */ CFStringRef _name; Boolean _stopped; char _padding[3]; CFMutableSetRef _sources0; CFMutableSetRef _sources1; CFMutableArrayRef _observers; CFMutableArrayRef _timers; 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 */ };
主要查看以下成员变量
CFMutableSetRef _sources0; CFMutableSetRef _sources1; CFMutableArrayRef _observers; CFMutableArrayRef _timers;
通过上面分析我们知道，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，而RunLoop启动时只能选择其中一个Mode作为currentMode。
Source1/Source0/Timers/Observer分别代表什么
1. Source1 : 基于Port的线程间通信
2. Source0 : 触摸事件，PerformSelectors
我们通过代码验证一下
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event { NSLog(@"点击了屏幕"); }
打断点之后打印堆栈信息，当xcode工具区打印的堆栈信息不全时，可以在控制台通过“bt”指令打印完整的堆栈信息，由堆栈信息中可以发现，触摸事件确实是会触发Source0事件。
同样的方式验证performSelector堆栈信息
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ [self performSelectorOnMainThread:@selector(test) withObject:nil waitUntilDone:YES]; });
可以发现PerformSelectors同样是触发Source0事件
其实，当我们触发了事件（触摸/锁屏/摇晃等）后，由IOKit.framework生成一个 IOHIDEvent事件
IOKit是苹果的硬件驱动框架，由它进行底层接口的抽象封装与系统进行交互传递硬件感应的事件，并专门处理用户交互设备，由IOHIDServices和IOHIDDisplays两部分组成，其中IOHIDServices是专门处理用户交互的，它会将事件封装成IOHIDEvents对象
接着用mach port转发给需要的App进程，随后 Source1就会接收IOHIDEvent，之后再回调__IOHIDEventSystemClientQueueCallback()，__IOHIDEventSystemClientQueueCallback()内触发Source0，Source0 再触发 _UIApplicationHandleEventQueue()。所以触摸事件看到是在 Source0 内的。
3. Timers : 定时器，NSTimer
通过代码验证
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 repeats:NO block:^(NSTimer * _Nonnull timer) { NSLog(@"NSTimer ---- timer调用了"); }];
打印完整堆栈信息
