RunLoop与线程与GCD的关系

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_thread_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。

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()。 这两个函数内部的逻辑大概是下面这样:

/// 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());
}

/// 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());
}

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）。

关于GCD

实际上 RunLoop 底层也会用到 GCD 的东西,但同时 GCD 提供的某些接口也用到了 RunLoop， 例如 dispatch_async()。

当调用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 时，libDispatch 会向主线程的 RunLoop 发送消息，RunLoop会被唤醒，并从消息中取得这个 block，并在回调 CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE() 里执行这个 block。但这个逻辑仅限于 dispatch 到主线程，dispatch 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。

代码示例:

#import "ViewController.h"
#import "PJThread.h"

@interface ViewController ()

//创建一个NSRunLoop属性,用于在线程执行完后能在访问他的内容
@property (nonatomic, strong)NSRunLoop *threadRunLoop;

//GCD方式
@property (nonatomic, strong)NSRunLoop *threadRunLoop2;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    //PJThread为自定义的继承NSThread的线程,被销毁时会打印"线程销毁了!"
    PJThread *pjThread = [[PJThread alloc] initWithBlock:^{
        //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,这边会创建一个与pjThread对应的线程.你只能在一个线程的内部获取其 RunLoop（主线程除外）
        weakSelf.threadRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
        //为了能让线程被销毁weakSelf.threadRunLoop就不循环执行(即不调用run)
        NSLog(@"在线程block内打印:%@",weakSelf.threadRunLoop);
    }];
    
    [pjThread start];
    
    //到这边时线程已经执行结束,被销毁,他所对应的runLoop也会被销毁
    NSLog(@"在线程执行后打印:%@",self.threadRunLoop);
    
    //和PJThread是一样的效果
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        weakSelf.threadRunLoop2 = [NSRunLoop currentRunLoop];
        //为了能让线程被销毁weakSelf.threadRunLoop2就不循环执行(即不调用run)
        NSLog(@"在dispatch_async block内打印:%@",weakSelf.threadRunLoop2);
    });
    
    NSLog(@"在线程dispatch_async执行后打印:%@",self.threadRunLoop2);
}

@end

PJThread代码:

#import "PJThread.h"

@implementation PJThread

- (void)dealloc{
    NSLog(@"线程销毁了!");
}

@end

最终的打印效果:

2017-06-10 14:35:37.966179 RunLoopTest[11826:3392880] 在线程执行后打印:(null)
2017-06-10 14:35:37.966392 RunLoopTest[11826:3392880] 在线程dispatch_async执行后打印:(null)
2017-06-10 14:35:37.967431 RunLoopTest[11826:3392903] 在dispatch_async block内打印:<CFRunLoop 0x17017d040 [0x1aa9abbb8]>{wakeup port = 0x5f03, stopped = false, ignoreWakeUps = true, 
current mode = (none),
common modes = <CFBasicHash 0x1700520f0 [0x1aa9abbb8]>{type = mutable set, count = 1,
entries =>
    2 : <CFString 0x1a486d470 [0x1aa9abbb8]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"}
}
,
common mode items = (null),
modes = <CFBasicHash 0x170052510 [0x1aa9abbb8]>{type = mutable set, count = 1,
entries =>
    2 : <CFRunLoopMode 0x170187df0 [0x1aa9abbb8]>{name = kCFRunLoopDefaultMode, port set = 0x6003, queue = 0x17017d100, source = 0x1701c6bd0 (not fired), timer port = 0x6203, 
    sources0 = (null),
    sources1 = (null),
    observers = (null),
    timers = (null),
    currently 518769338 (12655688486437) / soft deadline in: 7.68613809e+11 sec (@ -1) / hard deadline in: 7.68613809e+11 sec (@ -1)
},

}
}
2017-06-10 14:35:37.967823 RunLoopTest[11826:3392920] 在线程block内打印:<CFRunLoop 0x17417c740 [0x1aa9abbb8]>{wakeup port = 0x5c03, stopped = false, ignoreWakeUps = true, 
current mode = (none),
common modes = <CFBasicHash 0x1740533e0 [0x1aa9abbb8]>{type = mutable set, count = 1,
entries =>
    2 : <CFString 0x1a486d470 [0x1aa9abbb8]>{contents = "kCFRunLoopDefaultMode"}
}
,
common mode items = (null),
modes = <CFBasicHash 0x1740532f0 [0x1aa9abbb8]>{type = mutable set, count = 1,
entries =>
    2 : <CFRunLoopMode 0x174187c50 [0x1aa9abbb8]>{name = kCFRunLoopDefaultMode, port set = 0x5d03, queue = 0x17417c800, source = 0x1741c6630 (not fired), timer port = 0x6303, 
    sources0 = (null),
    sources1 = (null),
    observers = (null),
    timers = (null),
    currently 518769338 (12655688502251) / soft deadline in: 7.68613809e+11 sec (@ -1) / hard deadline in: 7.68613809e+11 sec (@ -1)
},

}
}
2017-06-10 14:35:37.970469 RunLoopTest[11826:3392920] 线程销毁了!