CFRunLoopRef 的内部逻辑（向 ibireme学习）

据苹果在文档里的说明，RunLoop 内部的逻辑大致如下:

/// 用DefaultMode启动
void CFRunLoopRun(void) {CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
}/// 用指定的Mode启动，允许设置RunLoop超时时间
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}/// RunLoop的实现
int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {/// 首先根据modeName找到对应modeCFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);/// 如果mode里没有source/timer/observer, 直接返回。if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;/// 1. 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);/// 内部函数，进入loop__CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {Boolean sourceHandledThisLoop = NO;int retVal = 0;do {/// 2. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Timer 回调。__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);/// 3. 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Source0 (非port) 回调。__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);/// 执行被加入的block__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);/// 4. RunLoop 触发 Source0 (非port) 回调。sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);/// 执行被加入的block__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);/// 5. 如果有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态，直接处理这个 Source1 然后跳转去处理消息。if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)if (hasMsg) goto handle_msg;}/// 通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。if (!sourceHandledThisLoop) {__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);}/// 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__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg}/// 8. 通知 Observers: RunLoop 的线程刚刚被唤醒了。__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);/// 收到消息，处理消息。handle_msg:/// 9.1 如果一个 Timer 到时间了，触发这个Timer的回调。if (msg_is_timer) {__CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())} /// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，执行block。else if (msg_is_dispatch) {__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);} /// 9.3 如果一个 Source1 (基于port) 发出事件了，处理这个事件else {CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);if (sourceHandledThisLoop) {mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);}}/// 执行加入到Loop的block__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {/// 进入loop时参数说处理完事件就返回。retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;} else if (timeout) {/// 超出传入参数标记的超时时间了retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;} else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {/// 被外部调用者强制停止了retVal = kCFRunLoopRunStopped;} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {/// source/timer/observer一个都没有了retVal = kCFRunLoopRunFinished;}/// 如果没超时，mode里没空，loop也没被停止，那继续loop。} while (retVal == 0);}/// 10. 通知 Observers: RunLoop 即将退出。__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}

可以看到，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。

CFRunLoopRef之系统默认注册的5个Mode:

CFRunLoop {current mode = kCFRunLoopDefaultModecommon modes = {UITrackingRunLoopModekCFRunLoopDefaultMode}common mode items = {// source0 (manual)CFRunLoopSource {order =-1, {callout = _UIApplicationHandleEventQueue}}CFRunLoopSource {order =-1, {callout = PurpleEventSignalCallback }}CFRunLoopSource {order = 0, {callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler}}// source1 (mach port)CFRunLoopSource {order = 0,  {port = 17923}}CFRunLoopSource {order = 0,  {port = 12039}}CFRunLoopSource {order = 0,  {port = 16647}}CFRunLoopSource {order =-1, {callout = PurpleEventCallback}}CFRunLoopSource {order = 0, {port = 2407,callout = _ZL20notify_port_callbackP12__CFMachPortPvlS1_}}CFRunLoopSource {order = 0, {port = 1c03,callout = __IOHIDEventSystemClientAvailabilityCallback}}CFRunLoopSource {order = 0, {port = 1b03,callout = __IOHIDEventSystemClientQueueCallback}}CFRunLoopSource {order = 1, {port = 1903,callout = __IOMIGMachPortPortCallback}}// OvserverCFRunLoopObserver {order = -2147483647, activities = 0x1, // Entrycallout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler}CFRunLoopObserver {order = 0, activities = 0x20,          // BeforeWaitingcallout = _UIGestureRecognizerUpdateObserver}CFRunLoopObserver {order = 1999000, activities = 0xa0,    // BeforeWaiting | Exitcallout = _afterCACommitHandler}CFRunLoopObserver {order = 2000000, activities = 0xa0,    // BeforeWaiting | Exitcallout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv}CFRunLoopObserver {order = 2147483647, activities = 0xa0, // BeforeWaiting | Exitcallout = _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler}// TimerCFRunLoopTimer {firing = No, interval = 3.1536e+09, tolerance = 0,next fire date = 453098071 (-4421.76019 @ 96223387169499),callout = _ZN2CAL14timer_callbackEP16__CFRunLoopTimerPv (QuartzCore.framework)}},modes ＝ {CFRunLoopMode  {sources0 =  { /* same as 'common mode items' */ },sources1 =  { /* same as 'common mode items' */ },observers = { /* same as 'common mode items' */ },timers =    { /* same as 'common mode items' */ },},CFRunLoopMode  {sources0 =  { /* same as 'common mode items' */ },sources1 =  { /* same as 'common mode items' */ },observers = { /* same as 'common mode items' */ },timers =    { /* same as 'common mode items' */ },},CFRunLoopMode  {sources0 = {CFRunLoopSource {order = 0, {callout = FBSSerialQueueRunLoopSourceHandler}}},sources1 = (null),observers = {CFRunLoopObserver >{activities = 0xa0, order = 2000000,callout = _ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv})},timers = (null),},
//CFRunLoopMode  {sources0 = {CFRunLoopSource {order = -1, {callout = PurpleEventSignalCallback}}},sources1 = {CFRunLoopSource {order = -1, {callout = PurpleEventCallback}}},observers = (null),timers = (null),},
//CFRunLoopMode  {sources0 = (null),sources1 = (null),observers = (null),timers = (null),}}
}

可以看到，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。

当 RunLoop 进行回调时，一般都是通过一个很长的函数调用出去 (call out), 当你在你的代码中下断点调试时，通常能在调用栈上看到这些函数。下面是这几个函数的整理版本，如果你在调用栈中看到这些长函数名，在这里查找一下就能定位到具体的调用地点了

{
// 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);
}

AutoreleasePoolApp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。

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。

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。

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];

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