一、简介

CFRunLoopRef源码

RunLoop是一个对象，这个对象在循环中用来处理程序运行过程中出现的各种事件（比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件），从而保持程序的持续运行；而且在没有事件处理的时候，会进入睡眠模式，从而节省CPU资源，提高程序性能。

RunLoop的代码逻辑：详细解释请看这里

// 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);
}
  1. 这种模型通常被称作 Event Loop。 Event Loop 在很多系统和框架里都有实现，比如 Node.js 的事件处理，比如 Windows 程序的消息循环，再比如 OSX/iOS 里的 RunLoop。实现这种模型的关键点在于：如何管理事件/消息，如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。
  2. RunLoop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上面 Event Loop 的逻辑。线程执行了这个函数后，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（比如传入 quit 的消息），函数返回。

二、RunLoop的深入分析

1. 从程序入口main函数开始

int main(int argc, char * argv[]) {@autoreleasepool {return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));}
}

程序主线程一开始，就会一直跑，那么猜想其内部一定是开启了一个和主线程对应的RunLoop并且可以看出函数返回的是一个int返回值的 UIApplicationMain()函数

2. 我们继续深入UIApplicationMain函数

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类型的值，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，这再次说明在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。

3. 继续学习CFRunLoopRef

RunLoop对象包括Fundation中的NSRunLoop对象和CoreFoundation中的CFRunLoopRef对象。因为Fundation框架是基于CoreFoundation的封装，因此我们学习RunLoop还是要研究CFRunLoopRef 源码。

获取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

1. 主线程获取CFRunLoopRef源码

   // 创建字典CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
// 创建主线程 根据传入的主线程创建主线程对应的RunLoopCFRunLoopRef 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);

2. 创建与子线程相关联的CFRunLoopRe源码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()。

// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
// 访问 loopsDic 时的锁
static CFSpinLock_t loopsLock;
// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {OSSpinLockLock(&loopsLock);if (!loopsDic) {// 第一次进入时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个 RunLoop。loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);}// 直接从 Dictionary 里获取。CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));if (!loop) {// 取不到时，创建一个loop = _CFRunLoopCreate();CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);// 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。_CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);}OSSpinLockUnLock(&loopsLock);return loop;
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}

3. CFRunloopRef与线程之间的关系

  1. 首先，iOS 开发中能遇到两个线程对象: pthread_t 和 NSThread。过去苹果有份文档标明了 NSThread 只是 pthread_t 的封装，但那份文档已经失效了，现在它们也有可能都是直接包装自最底层的 mach thread。苹果并没有提供这两个对象相互转换的接口，但不管怎么样，可以肯定的是 pthread_t 和 NSThread 是一一对应的。比如，你可以通过 pthread_main_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。
  2. 从CFRunLoopRef源码可以看出，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）。[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。

. 总结来说. CFRunloopRef与线程之间的关系

  1. 线程在处理完自己的任务后一般会退出，为了实现线程不退出能够随时处理任务的机制被称为EventLoop，node.js 的事件处理，windows程序的消息循环，iOS、OSX的RunLoop都是这种机制。
  2. 线程和RunLoop是一一对应的，关系保存在全局的字典里。在主线程中，程序启动时，系统默认添加了有kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode两个预置Mode的RunLoop，保证程序处于等待状态，如果接收到来自触摸事件等，就会执行任务，否则处于休眠中。
  3. 线程创建时并没有RunLoop，（主线程除外），RunLoop不能创建，只能主动获取才会有。RunLoop的创建是在第一次获取时，RunLoop的销毁是发生在线程结束时。只能在一个线程中获取自己和主线程的RunLoop。

Core Foundation中关于RunLoop的5个类

CFRunLoopRef  //获得当前RunLoop和主RunLoop
CFRunLoopModeRef  //运行模式，只能选择一种，在不同模式中做不同的操作
CFRunLoopSourceRef  //事件源，输入源
CFRunLoopTimerRef //定时器时间
CFRunLoopObserverRef //观察者

CFRunLoopModeRef详细内容请点击这里1.简介：

每个CFRunLoopRef 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。

CFRunLoopModeRef 类并没有对外暴露，只是通过 CFRunLoopRef 的接口进行了封装。他们的关系如下:

CFRunLoopRef获取Mode的接口：

CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);

2.CFRunLoopMode的类型

  1. kCFRunLoopDefaultModeApp的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行

  2. 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
  3. 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
  4. GSEventReceiveRunLoopMode:接受系统事件的内部 Mode，通常用不到
  5. 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

3.CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的结构

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 ModeCFMutableSetRef _modes;           // Set ...
};

CFRunLoopSourceRef

  1. 是事件产生的地方。Source有两个版本：Source0 和 Source1。
  2. 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。
  3. 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.

CFRunLoopObserverRef

CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变。

我们直接来看代码，给RunLoop添加监听者，监听其运行状态：

 //创建监听者/*第一个参数 CFAllocatorRef allocator：分配存储空间 CFAllocatorGetDefault()默认分配第二个参数 CFOptionFlags activities：要监听的状态 kCFRunLoopAllActivities 监听所有状态第三个参数 Boolean repeats：YES:持续监听 NO:不持续第四个参数 CFIndex order：优先级，一般填0即可第五个参数 ：回调 两个参数observer:监听者 activity:监听的事件*//*所有事件typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {kCFRunLoopEntry = (1UL <&lt; 0),   //   即将进入RunLoopkCFRunLoopBeforeTimers = (1UL <&lt; 1), // 即将处理TimerkCFRunLoopBeforeSources = (1UL <&lt; 2), // 即将处理SourcekCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL <&lt; 5), //即将进入休眠kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL <&lt; 6),// 刚从休眠中唤醒kCFRunLoopExit = (1UL <&lt; 7),// 即将退出RunLoopkCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU};*/CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {switch (activity) {case kCFRunLoopEntry:NSLog(@"RunLoop进入");break;case kCFRunLoopBeforeTimers:NSLog(@"RunLoop要处理Timers了");break;case kCFRunLoopBeforeSources:NSLog(@"RunLoop要处理Sources了");break;case kCFRunLoopBeforeWaiting:NSLog(@"RunLoop要休息了");break;case kCFRunLoopAfterWaiting:NSLog(@"RunLoop醒来了");break;case kCFRunLoopExit:NSLog(@"RunLoop退出了");break;default:break;}});// 给RunLoop添加监听者/*第一个参数 CFRunLoopRef rl：要监听哪个RunLoop,这里监听的是主线程的RunLoop第二个参数 CFRunLoopObserverRef observer 监听者第三个参数 CFStringRef mode 要监听RunLoop在哪种运行模式下的状态*/CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);/*CF的内存管理（Core Foundation）凡是带有Create、Copy、Retain等字眼的函数，创建出来的对象，都需要在最后做一次releaseGCD本来在iOS6.0之前也是需要我们释放的，6.0之后GCD已经纳入到了ARC中，所以我们不需要管了*/CFRelease(observer);

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