RunLoop内部实现逻辑

814874-501d1867ac25bd11.png 苹果在文档里的说明，RunLoop 内部的逻辑大致如下: 814874-afe637cac6ff7fe5.png

其内部代码整理如下 ：
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。

RunLoop 的底层实现

从上面代码可以看到，RunLoop 的核心是基于 mach port 的，其进入休眠时调用的函数是 mach_msg()。为了解释这个逻辑，下面稍微介绍一下 OSX/iOS 的系统架构。 814874-30b72cdd90475e71.png

苹果官方将整个系统大致划分为上述4个层次：
应用层包括用户能接触到的图形应用，例如 Spotlight、Aqua、SpringBoard 等。
应用框架层即开发人员接触到的 Cocoa 等框架。
核心框架层包括各种核心框架、OpenGL 等内容。
Darwin 即操作系统的核心，包括系统内核、驱动、Shell 等内容，这一层是开源的，其所有源码都可以在opensource.apple.com里找到。

我们在深入看一下 Darwin 这个核心的架构 814874-76220f201937fce2.png

其中，在硬件层上面的三个组成部分：Mach、BSD、IOKit (还包括一些上面没标注的内容)，共同组成了 XNU 内核。

XNU 内核的内环被称作 Mach，其作为一个微内核，仅提供了诸如处理器调度、IPC (进程间通信)等非常少量的基础服务。

BSD 层可以看作围绕 Mach 层的一个外环，其提供了诸如进程管理、文件系统和网络等功能。

IOKit 层是为设备驱动提供了一个面向对象(C++)的一个框架。

Mach

本身提供的 API 非常有限，而且苹果也不鼓励使用 Mach 的API，但是这些API非常基础，如果没有这些API的话，其他任何工作都无法实施。在 Mach中，所有的东西都是通过自己的对象实现的，进程、线程和虚拟内存都被称为"对象"。和其他架构不同， Mach的对象间不能直接调用，只能通过消息传递的方式实现对象间的通信。"消息"是 Mach 中最基础的概念，消息在两个端口 (port)之间传递，这就是 Mach 的 IPC (进程间通信) 的核心。

Mach 的消息定义是在头文件的，很简单：

typedef struct {

mach_msg_header_t header;

mach_msg_body_t body;

} mach_msg_base_t;

typedef struct {

mach_msg_bits_t msgh_bits;

mach_msg_size_t msgh_size;

mach_port_t msgh_remote_port;

mach_port_t msgh_local_port;

mach_port_name_t msgh_voucher_port;

mach_msg_id_t msgh_id;

} mach_msg_header_t;

一条 Mach 消息实际上就是一个二进制数据包 (BLOB)，其头部定义了当前端口 local_port 和目标端口 remote_port，

发送和接受消息是通过同一个 API 进行的，其 option 标记了消息传递的方向：

mach_msg_return_t mach_msg(

mach_msg_header_t *msg,

mach_msg_option_t option,

mach_msg_size_t send_size,

mach_msg_size_t rcv_size,

mach_port_name_t rcv_name,

mach_msg_timeout_t timeout,

mach_port_name_t notify);

为了实现消息的发送和接收，mach_msg()
函数实际上是调用了一个 Mach 陷阱 (trap)，即函数mach_msg_trap()，陷阱这个概念在 Mach中等同于系统调用。当你在用户态调用 mach_msg_trap() 时会触发陷阱机制，切换到内核态；内核态中内核实现的 mach_msg()

函数会完成实际的工作，如下图： 814874-32fd13abee4f8f17.png

RunLoop

的核心就是一个 mach_msg() (见上面代码的第7步)，RunLoop 调用这个函数去接收消息，如果没有别人发送 port消息过来，内核会将线程置于等待状态。例如你在模拟器里跑起一个 iOS 的 App，然后在 App 静止时点击暂停，你会看到主线程调用栈是停留在
mach_msg_trap() 这个地方。

苹果用 RunLoop 实现的功能

首先我们可以看一下 App 启动后 RunLoop 的状态：

1. kCFRunLoopDefaultMode: App的默认 Mode，通常主线程是在这个 Mode 下运行的。

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: 这是一个占位的 Mode，没有实际作用。

你可以在这里看到更多的苹果内部的 Mode，但那些 Mode 在开发中就很难遇到了。