简介

1. 起因

• 一般来讲，线程一次只能执行一个任务，执行完就会退出，被系统释放。所以为了实现线程执行完任务以后不退出，类似于一种循环，让线程一直处于不断执行任务，使之不退出。
• 这种模型通称为Event loop。在Node.js 叫做事件处理，在Windows中叫做消息循环，在OSX和iOS中叫做RunLoop。
• 模型实现的关键点：
  • 如何管理实事件/消息
  • 如何让线程在没有处理消息(事件)时进行休眠(避免资源占用)
  • 如何在有消息时立即唤醒处理消息(事件)

2. 基本设计
   RunLoop根据以上的关键点进行设计

• 是一个对象
• 管理其需要处理的消息(事件)
• 提供一个入口函数，让某线程执行了这个函数以后，就一直处于函数内部的 接受消息 ==》等待 ==》处理的循环中，直到退出循环(或者叫做循环结束)的时候，函数返回，线程退出

3. OSX/iOS系统中的RunLoop对象

• 在 OSX/iOS系统中提供了两个对象 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。
  CFRunLoopRef 的代码是开源的，你可以在这里 http://opensource.apple.com/tarballs/CF/CF-855.17.tar.gz 下载到整个 CoreFoundation 的源码。为了方便跟踪和查看，你可以新建一个 Xcode 工程，把这堆源码拖进去看。
• 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。

4. 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()。

详细介绍

1.与线程的关系

先看一段代码

/// 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(创建)RunLoop的方法
 @param t 线程
 */
// should only be called by Foundation
// t==0 is a synonym for "main thread" that always works
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
    // 判断是不是主线程
    if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
    t = pthread_main_thread_np();
    }
    __CFLock(&loopsLock);
    // 判断主线程对应的RunLoop是否存在，不存在的话，执行里面的代码
    if (!__CFRunLoops) {
        __CFUnlock(&loopsLock);
        // 主线程对应的RunLoop是默认创建好的
        // 创建字典（以线程为key,以RunLoop为value）
    CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
        // 创建(获取)主线程对应的RunLoop
    CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
        // 字典存储： 以线程为key,以RunLoop为value
    CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
    if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
        CFRelease(dict);
    }
    CFRelease(mainLoop);
        __CFLock(&loopsLock);
    }
    // 从字典中获取子线程对应的RunLoop
    CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
    __CFUnlock(&loopsLock);
    
    if (!loop) {
        // 如果子线程对应的RunLoop不存在，就创建子线程对应的RunLoop
    CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
        __CFLock(&loopsLock);
    loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
        // 把当前子线程对应的RunLoop存储到字段中，以当前子线程为key
    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;
}

通俗的解释：
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）。

总结上面的代码关系：

1. 每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里
2. 主线程的RunLoop已经自动创建好，子线程的RunLoop需要主动创建，并且手动开启
3. RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

tip 代码演示一下获取RunLoop的代码

2. RunLoop的结构

1. 整体结构介绍
   RunLoop 结构图如下，其内部由不同mode(运行模型)构成，每个mode又包含一个或者多个的Source/Timer/Observer，这是大致结构，其中有几个要点：

• 一个运行模式(mode)要是至少包含一个Source 或者 一个Timer，Observe不是必须的
• RunLoop启动后只能选择一种运行模型(即 CurrentMode)，如果想切换运行模式，必须要先退出当前运行模式
• 这样的设计好处是，通过运行模式分隔开不同组的 Source/Timer/Observer，让其互不影响。

runloop结构图

2. 在OSX/iOS系统提供的类
   在 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:

* CFRunLoopRef           // 获取（创建）RunLoop
* CFRunLoopModeRef       // 运行模式
* CFRunLoopSourceRef     // 事件源
* CFRunLoopTimerRef      // 定时器
* CFRunLoopObserverRef   // 观察者

3.运行模式 mode介绍

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1. 运行模式分类

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