RunLoop 详解

一、RunLoop简介

1、基本概念和原理

  RunLoop 是通过内部维护的事件循环(Event Loop)来对事件/消息进行管理的一个对象，他是一个处理事件的循环（线程进入这个循环，运行事件处理程序来响应传入的事件），RunLoop的目的是当有事件需要处理时，线程是活跃的、忙碌的，当没有事件后，线程进入休眠。 Event Loop 模拟代码如下：

function  loop()  { 
    initialize(); 
    do  { 
        var  message  =  get_next_message(); 
        process_message(message); 
    }  
    while  (message  !=  quit); 
}

2、RunLoop 简介

（1）RunLoop 实际上是一个对象：

  这个对象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。

（2）OSX / iOS 系统中提供了两个这样的对象：NSRunLoop 和 CFRunLoopRef。

  CFRunLoopRef：是在CoreFoundation 框架内的，提供了纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的。
  NSRunLoop：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。
  CFRunLoopRef开源下载地址：http://opensource.apple.com/source/CF/CF-855.17/CFRunLoop.c

二、RunLoop 原理

1、 CoreFoundation 里面关于 RunLoop 有5个类:

CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef

  其中 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:

RunLoop_0

  一个RunLoop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为CurrentMode。如果需要切换Mode，只能退出RunLoop，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。

1.1、CFRunLoopSourceRef：是事件产生

  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。

1.2、CFRunLoopTimerRef：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。

1.3、CFRunLoopObserverRef：观察者

  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 
};

  上面的 Source/Timer/Observer 被统称为 mode item，一个 item 可以被同时加入多个 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，则 RunLoop 会直接退出，不进入循环。

1.4、RunLoop 的 Mode

  CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的结构如下：

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<Source/Observer/Timer> 
    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode 
    CFMutableSetRef _modes; // Set 
    ... 
};

持续更新中。。。