注：本篇博客只在 ibireme 的 深入理解RunLoop 基礎上做了點方便自己復習該知識點的修改，能力有限，如果有理解的不對的地方，還希望能幫忙指出。
首先了解一下程序、進程和線程
程序本身只是指令、數據及其組織形式的描述，進程才是程序（那些指令和數據）的真正運行實例。而線程是操作系統能夠進行運算調度的最小單位。它被包含在進程之中，是進程中的實際運作單位。一條線程指的是進程中一個單一順序的控制流，一個進程中可以并發多個線程，每條線程并行執行不同的任務。
一般來說，一個線程一次只能執行一個任務，執行完成后線程就會退出。所以程序運行的時候，需要一個機制，讓線程能隨時處理事件但不退出。
以前寫游戲的時候就寫過這樣的東西，通常是一個 do while 循環，讓程序一直運轉，直到接收到退出信息。
而 RunLoop 就是讓線程在沒有處理消息時休眠以避免資源占用，在有消息到來時立刻被喚醒。
線程和 RunLoop 之間是一一對應的，其關系是保存在一個全局的 Dictionary 里。線程剛創建時默認是沒有 RunLoop，如果你不主動獲取，那它一直都不會有。RunLoop 的創建是發生在第一次獲取時，RunLoop 的銷毀是發生在線程結束時。你只能在一個線程的內部獲取其 RunLoop（主線程除外）。
在 CoreFoundation 里面關于 RunLoop 有5個類:
CFRunLoopRef
CFRunLoopModeRef
CFRunLoopSourceRef
CFRunLoopTimerRef
CFRunLoopObserverRef
他們的層級關系為，一個 RunLoop 對象包含若干個 Mode 對象，每個 Mode 又包含若干個 Source/Timer/Observer，RunLoop 在運作的時候，一次只能運作與一個 Mode 之下，如果需要切換 Mode，需要退出 Loop 才能重新指定一個 Mode。這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。
而一個 Source 對象是一個事件，Source 有兩個版本：Source0 和 Source1，Source0 只包含一個函數指針，并不能主動觸發，需要將 Source0 標記為待處理，在 RunLoop 運轉的時候，才會處理這個事件（如果 RunLoop 處于休眠狀態，則不會被喚醒去處理），而 Source1 包含了一個 mach_port 和一個函數指針，mach_port 是 iOS 系統提供的基于端口的輸入源，可用于線程或進程間通訊。而 RunLoop 支持的輸入源類型中就包括基于端口的輸入源，可以做到對 mach_port 端口源事件的監聽。所以監聽到 source1 端口的消息時，RunLoop 就會自己醒來去執行 Source1 事件（也能稱為被消息喚醒）。也就是 Source0 是直接添加給 RunLoop 處理的事件，而 Source1 是基于端口的，進程或線程之間傳遞消息觸發的事件（為什么要 0 和 1 來命名，每次都記不住，GG）。
Timer 是基于時間的觸發器，CFRunLoopTimerRef 和 NSTimer 可以通過 Toll-free bridging 技術混用，Toll-free bridging 是一種允許某些 ObjC 類與其對應的 CoreFoundation 類之間可以互換使用的機制，當將 Timer 加入到 RunLoop 時，RunLoop 會注冊對應的時間點，當時間點到時，RunLoop 會被喚醒以執行 Timer 回調。
Observer（觀察者）都包含了一個回調（函數指針），當 RunLoop 的狀態發生變化時，觀察者就能通過回調接受到這個變化?？梢杂^測的時間點有以下幾個：
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即將進入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即將處理 Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理 Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即將進入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 剛從休眠中喚醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即將退出Loop
};
也就是可以在這幾個時機去安排 RunLoop 執行一些其他的任務。
上面的 Source/Timer/Observer 被統稱為 mode item，一個 item 可以被同時加入多個 mode。但一個 item 被重復加入同一個 mode 時是不會有效果的。如果一個 mode 中一個 item 都沒有，則 RunLoop 會直接退出，不進入循環。
RunLoop 的 CFRunLoopMode 和 CFRunLoop 的結構大致如下：
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
...
};
這里有個概念叫 "CommonModes"：一個 Mode 可以將自己標記為"Common"屬性（通過將其 ModeName 添加到 RunLoop 的 "commonModes" 中）。每當 RunLoop 的內容發生變化時，RunLoop 都會自動將 _commonModeItems 里的 Source/Observer/Timer 同步到具有 "Common" 標記的所有Mode里。
如上文說的 RunLoop 一次循環只能運行在一個 Mode 下，是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。但如果一個 Source/Timer/Observer 想在多個 Mode 下運作，則可以分別加入到多個 Mode，或者給兩個 Mode 添加 "Common" 標記，再將 Source/Timer/Observer 加入到 RunLoop 的 "commonModeItems" 。
應用場景舉例：主線程的 RunLoop 里有兩個預置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。這兩個 Mode 都已經被標記為"Common"屬性。DefaultMode 是 App 平時所處的狀態，TrackingRunLoopMode 是追蹤 ScrollView 滑動時的狀態。當你創建一個 Timer 并加到 DefaultMode 時，Timer 會得到重復回調，但此時滑動一個TableView時，RunLoop 會將 mode 切換為 TrackingRunLoopMode，這時 Timer 就不會被回調，如果想讓它回調則可以將這個 Timer 分別加入這兩個 Mode?；驅?Timer 加入到頂層的 RunLoop 的 "commonModeItems" 。
CFRunLoop 對外暴露的管理 Mode 接口只有下面2個:
CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, ...);
Mode 暴露的管理 mode item 的接口有下面幾個：
CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);
CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);
CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
可以注意到 mode 并不像 Source/Timer/Observer 一樣有 Remove 方法，所以 mode 只能增加，不能減少。
當你傳入一個新的 mode name 但 RunLoop 內部沒有對應 mode 時，RunLoop會自動幫你創建對應的 CFRunLoopModeRef。
接下來看 RunLoop 的執行邏輯
按 1 - 10 來理理，首先要知道 Observer 是觀察者，也就是下面這幾種狀態都會通知觀察者，開發者也添加一個觀察者，去在以下幾種狀態的時候，執行一些任務，比如將沒啥實時性要求的東西，在即將進入休眠狀態時執行。
kCFRunLoopEntry = (1UL << 0), // 即將進入Loop
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1), // 即將處理 Timer
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理 Source
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即將進入休眠
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6), // 剛從休眠中喚醒
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即將退出Loop
其中第 2 步雖然通知 Observer 即將處理 Timer，但其實并沒有真的即將處理 Timer 回調，這個通知每次 Loop 循環都會調用，但 Timer 只有在注冊的時間到了才會在第 9 步去執行，第 4 步處理運行的 mode 里待處理的 Source0，其中第 5 步會判斷 mode item 里是否有 Source1 處于 ready 狀態（也就是 Source1 的端口已經收到消息），有的話跳到第 9 步，處理 Source1 事件，然后進入下一個循環，沒有的話說明 mode item 里的事件都處理完畢，線程進入休眠狀態，等待 Source1，Timer 或者外部手動將 RunLoop 喚醒（上文說 Source0 并不能喚醒 RunLoop，所以一般會通過手動喚醒 RunLoop，來讓 RunLoop 處理新加入進去的 Source0）。
可以看到，實際上 RunLoop 就是這樣一個函數，其內部是一個 do-while 循環。當你調用 CFRunLoopRun() 時，線程就會一直停留在這個循環里，去執行加入到 RunLoop 里的 Source0，Timer 的回調，以及 Observer 回調，以及用于線程或進程間通訊的 Source1，當所有的都處理完之后，結束一次循環，進入休眠狀態，休眠的時候等待 Timer 注冊的時間點或者 Source1 喚醒 RunLoop（也可以手動喚醒）。
從上面我們可以了解，線程和進程之間的通訊是基于 mach port 傳遞消息實現的，這也是 RunLoop 的核心。有必要了解一下 mach port， OSX/iOS 的系統架構分為 4 層，從外到內為應用層，應用框架層，核心框架層，Darwin。應用層包括用戶能接觸到的圖形應用，應用框架層即開發人員接觸到的 Cocoa 等框架，核心框架層包括各種核心框架、OpenGL 等內容，Darwin 即操作系統的核心，包括系統內核、驅動、Shell 等內容。
Darwin 核心的架構：
其中，在硬件層上面的三個組成部分：Mach、BSD、IOKit (還包括一些上面沒標注的內容)，共同組成了 XNU 內核。
XNU 內核的內環被稱作 Mach，其作為一個微內核，僅提供了諸如處理器調度、IPC (進程間通信)等非常少量的基礎服務。
BSD 層可以看作圍繞 Mach 層的一個外環，其提供了諸如進程管理、文件系統和網絡等功能。
IOKit 層是為設備驅動提供了一個面向對象(C++)的一個框架。
在 Mach 中，進程、線程和虛擬內存都被稱為"對象"。Mach 的對象間不能直接調用，只能通過消息傳遞的方式實現對象間的通信。"消息"是 Mach 中最基礎的概念，消息在兩個端口 (port) 之間傳遞，這就是 Mach 的 IPC (進程間通信) 的核心。
Mach 中的對象通過一個 Mach 端口發送一個消息，消息中會攜帶目標端口，這個消息會從用戶空間傳遞到內核空間，再由內核空間傳遞到目標端口，實現線程或進程之間的通訊。（也就是線程或進程之間的通訊不能繞過系統內核）。目標端口接收到消息，因為 RunLoop 會對 mach_port 端口源進行監聽，如果 RunLoop 此時處于休眠狀態，則被喚醒，便可以處理已經接收到消息的 source1 事件。
RunLoop 實現了很多功能
啟動后，系統默認注冊了5個Mode:
1：kCFRunLoopDefaultMode: App的默認 Mode，通常主線程是在這個 Mode 下運行的。
2：UITrackingRunLoopMode: 界面跟蹤 Mode，用于 ScrollView 追蹤觸摸滑動，保證界面滑動時不受其他 Mode 影響。
3：UIInitializationRunLoopMode: 在剛啟動 App 時第進入的第一個 Mode，啟動完成后就不再使用。
4：GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode，通常用不到。
5：kCFRunLoopCommonModes: 這是一個占位的 Mode，沒有實際作用。
AutoreleasePool
App啟動后，蘋果在主線程 RunLoop 里注冊了兩個 Observer，其回調都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()（因為需要設置不同的優先級，所以注冊兩個）。
第一個 Observer 監視的事件是 Entry(即將進入Loop)，用來創建自動釋放池，且設置的優先級最高，保證創建釋放池發生在其他所有回調之前。
第二個 Observer 監視了兩個事件： BeforeWaiting(準備進入休眠) 時去釋放舊的池并創建新池；Exit(即將退出Loop) 時釋放自動釋放池。這個 Observer 的優先級最低，保證其釋放池子發生在其他所有回調之后。
在主線程執行的代碼，通常是寫在諸如事件回調、Timer 回調內的。這些回調會被 RunLoop 創建好的 AutoreleasePool 環繞著，所以不會出現內存泄漏。
事件響應
蘋果注冊了一個 Source1 (基于 mach port 的) 用來接收系統事件，其回調函數為 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback()。
當一個硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃等)發生后，首先由 IOKit.framework 生成一個 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。隨后用 mach port 轉發給需要的App進程。隨后蘋果注冊的那個 Source1 就會觸發回調，并調用 _UIApplicationHandleEventQueue() 進行應用內部的事件傳遞。
_UIApplicationHandleEventQueue() 會把 IOHIDEvent 處理并包裝成 UIEvent 進行處理或分發，其中包括識別 UIGesture/處理屏幕旋轉/發送給 UIWindow 等。通常事件比如 UIButton 點擊、touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在這個回調中完成的。
手勢識別
當上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 識別了一個手勢時，其首先會調用 Cancel 將當前的 touchesBegin/Move/End 系列回調打斷。隨后系統將對應的 UIGestureRecognizer 標記為待處理。
蘋果注冊了一個 Observer 監測 BeforeWaiting (Loop即將進入休眠) 事件，這個 Observer 的回調函數是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其內部會獲取所有剛被標記為待處理的 GestureRecognizer，并執行 GestureRecognizer 的回調。
當有 UIGestureRecognizer 的變化(創建/銷毀/狀態改變)時，這個回調都會進行相應處理。
界面更新
當在操作 UI 時，比如改變了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的層次時，或者手動調用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay 方法后，這個 UIView/CALayer 就被標記為待處理，并被提交到一個全局的容器去。
蘋果注冊了一個 Observer 監聽 BeforeWaiting(即將進入休眠) 和 Exit (即將退出Loop) 事件，回調去執行一個很長的函數：
_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。這個函數里會遍歷所有待處理的 UIView/CAlayer 以執行實際的繪制和調整，并更新 UI 界面。也就是 UI 是在界面 RunLoop 休眠之前更新的，所以如果想在 UI 更新之后做一些事情，可以注冊一個 Observer 監聽 kCFRunLoopAfterWaiting(剛從休眠中喚醒)。
定時器
NSTimer 其實就是 CFRunLoopTimerRef，他們之間是 toll-free bridged 的。一個 NSTimer 注冊到 RunLoop 后，RunLoop 會為其重復的時間點注冊好事件。例如 10:00, 10:10, 10:20 這幾個時間點。RunLoop為了節省資源，并不會在非常準確的時間點回調這個Timer。Timer 有個屬性叫做 Tolerance (寬容度)，標示了當時間點到后，容許有多少最大誤差。
如果某個時間點被錯過了，例如執行了一個很長的任務，則那個時間點的回調也會跳過去，不會延后執行。
CADisplayLink 是一個和屏幕刷新率一致的定時器（但實際實現原理更復雜，和 NSTimer 并不一樣，其內部實際是操作了一個 Source）。如果在兩次屏幕刷新之間執行了一個長任務，那其中就會有一幀被跳過去（和 NSTimer 相似），造成界面卡頓的感覺。
PerformSelecter
當調用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 后，實際上其內部會創建一個 Timer 并添加到當前線程的 RunLoop 中。所以如果當前線程沒有 RunLoop，則這個方法會失效。
當調用 performSelector:onThread: 時，實際上其會創建一個 Timer 加到對應的線程去，同樣的，如果對應線程沒有 RunLoop 該方法也會失效。
GCD
當調用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時，libDispatch 會向主線程的 RunLoop 發送消息，RunLoop會被喚醒，并從消息中取得這個 block，并在回調 CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE() 里執行這個 block。但這個邏輯僅限于 dispatch 到主線程，dispatch 到其他線程仍然是由 libDispatch 處理的。
網絡請求
iOS 中，關于網絡請求的接口自下至上有如下幾層:
CFSocket
CFNetwork ->ASIHttpRequest
NSURLConnection ->AFNetworking
NSURLSession ->AFNetworking2, Alamofire
通常使用 NSURLConnection 時，你會傳入一個 Delegate，當調用了 [connection start] 后，這個 Delegate 就會不停收到事件回調。實際上，start 這個函數的內部會會獲取 CurrentRunLoop，然后在其中的 DefaultMode 添加了多個需要手動觸發的 Source0。
當開始網絡傳輸時，NSURLConnection 創建了兩個新線程：com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 線程是處理底層 socket 連接的。NSURLConnectionLoader 這個線程內部會使用 RunLoop 基于 mach port 的 Source1 接收來自底層 CFSocket 的消息，當收到消息后，其會在合適的時機將 Source0 標記為待處理，同時喚醒 Delegate 線程的 RunLoop 來讓其處理 Source0。完成一個由 CFSocket 線程到網絡請求所在線程的數據處理。
AFNetworking
AFURLConnectionOperation 這個類是基于 NSURLConnection 構建的，其希望能在后臺線程接收 Delegate 回調。為此 AFNetworking 創建了一個線程，并在這個線程中啟動了一個 RunLoop，RunLoop 啟動前內部必須要有至少一個 Timer/Observer/Source，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先創建了一個新的 NSMachPort 添加進去了。只是為了讓 RunLoop 不至于退出，并沒有用于實際的發送消息。當需要這個后臺線程執行網絡請求任務時，AFNetworking 通過調用 [NSObject performSelector:onThread:..] 將這個任務扔到了該線程的 RunLoop 中。
AsyncDisplayKit
AsyncDisplayKit 是 Facebook 推出的用于保持界面流暢性的框架，其原理大致如下：
UI 線程中一旦出現繁重的任務就會導致界面卡頓，這類任務通常分為3類：排版，繪制，UI對象操作。
排版通常包括計算視圖大小、計算文本高度、重新計算子式圖的排版等操作。
繪制一般有文本繪制 (例如 CoreText)、圖片繪制 (例如預先解壓)、元素繪制 (Quartz)等操作。
UI對象操作通常包括 UIView/CALayer 等 UI 對象的創建、設置屬性和銷毀。
其中前兩類操作可以通過各種方法扔到后臺線程執行，而最后一類操作只能在主線程完成，并且有時后面的操作需要依賴前面操作的結果 （例如TextView創建時可能需要提前計算出文本的大?。?。ASDK 所做的，就是盡量將能放入后臺的任務放入后臺，不能的則盡量推遲 (例如視圖的創建、屬性的調整)。
為此，ASDK 創建了一個名為 ASDisplayNode 的對象，并在內部封裝了 UIView/CALayer，它具有和 UIView/CALayer 相似的屬性，例如 frame、backgroundColor 等。所有這些屬性都可以在后臺線程更改，開發者可以只通過 Node 來操作其內部的 UIView/CALayer，這樣就可以將排版和繪制放入了后臺線程。但是無論怎么操作，這些屬性總需要在某個時刻同步到主線程的 UIView/CALayer 去。
ASDK 仿照 QuartzCore/UIKit 框架的模式，實現了一套類似的界面更新的機制：即在主線程的 RunLoop 中添加一個 Observer，監聽了 kCFRunLoopBeforeWaiting 和 kCFRunLoopExit 事件，在收到回調時，遍歷所有之前放入隊列的待處理的任務（需要將 Node 的屬性同步到主線程的 UIView/CALayer 去的任務），然后一一執行。
總結：
ibireme 的 深入理解RunLoop 前前后后我看了好幾遍，每次都看的不深入，總是瞬時了解，睡一覺就記不清楚細節了，這次自己逐行去理解，并寫下來，加上點自己的理解，也寫了點代碼去觀察 RunLoop，算是對 RunLoop 的理解更加深入了。
