蘋果對runloop的使用
蘋果在AutoreleasePool、手勢識別、事件響應、UI更新、定時器、NSObject延時調用方法（performSelecter:afterDelay: ）等方面都有使用RunLoop。
runLoop 結構
- 一個thread對應一個runloop
- Cocoa層的NSRunLoop是對CF層的CFRunLoop的封裝
- 一個runloop對應多個runLoopMode
- 一個runloop一次只能執行一個runLoopMode，runloop在同一個時間只能且必須在一種特定mode下run。要想切換runLoopMode需要停止并退出當前RLM重新進入新的runLoopMode。
- 一次執行一個mode的好處在于，底層設計相對簡單，避免不同的mode耦合在一起，代碼相互影響
- 另一個好處是這樣可以在不同的mode下執行不同的代碼，避免上層業務代碼相互影響。
- 多個mode以及mode的切換是iOS app滑動順暢的關鍵。
- 主線程中不同的代碼指定在不同的mode下運行可以提高app的流暢度。
- 每個runLoopMode包括若干個runLoopSource、若干個runLoopTimer、若干個runLoopObserver。
RunLoop結構體定義
// RunLoop的結構體定義
struct __CFRunLoop {
pthread_mutex_t _lock; // 訪問mode集合時用到的鎖
__CFPort _wakeUpPort; // 手動喚醒runloop的端口。初始化runloop時設置，僅用于CFRunLoopWakeUp，CFRunLoopWakeUp函數會向_wakeUpPort發送一條消息
pthread_t _pthread; // 對應的線程
CFMutableSetRef _commonModes; // 集合，存儲的是字符串，記錄所有標記為common的modeName
CFMutableSetRef _commonModeItems; // 存儲所有commonMode的sources、timers、observers
CFRunLoopModeRef _currentMode; // 當前modeName
CFMutableSetRef _modes; // 集合，存儲的是CFRunLoopModeRef
struct _block_item *_blocks_head; // 鏈表頭指針，該鏈表保存了所有需要被runloop執行的block。外部通過調用CFRunLoopPerformBlock函數來向鏈表中添加一個block節點。runloop會在CFRunLoopDoBlock時遍歷該鏈表，逐一執行block
struct _block_item *_blocks_tail; // 鏈表尾指針，之所以有尾指針，是為了降低增加block時的時間復雜度
};
RunLoop提供的主要API
以下API主要包括獲取runloop相關函數、runloop運行相關函數、操作source\timer\observer相關函數
// 獲取RunLoop
CF_EXPORT CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void);
CF_EXPORT CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void);
// 添加commonMode
CF_EXPORT void CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);
// runloop運行相關
CF_EXPORT void CFRunLoopRun(void);
CF_EXPORT SInt32 CFRunLoopRunInMode(CFStringRef mode, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled);
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopIsWaiting(CFRunLoopRef rl);
CF_EXPORT void CFRunLoopWakeUp(CFRunLoopRef rl);
CF_EXPORT void CFRunLoopStop(CFRunLoopRef rl);
// source相關操作
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopContainsSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef mode);
CF_EXPORT CFRunLoopSourceRef CFRunLoopSourceCreate(CFAllocatorRef allocator, CFIndex order, CFRunLoopSourceContext *context);
CF_EXPORT void CFRunLoopSourceSignal(CFRunLoopSourceRef source);
// observer相關操作
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopContainsObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef mode);
CF_EXPORT CFRunLoopObserverRef CFRunLoopObserverCreate(CFAllocatorRef allocator, CFOptionFlags activities, Boolean repeats, CFIndex order, CFRunLoopObserverCallBack callout, CFRunLoopObserverContext *context);
CF_EXPORT CFRunLoopObserverRef CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorRef allocator, CFOptionFlags activities, Boolean repeats, CFIndex order, void (^block) (CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity)) CF_AVAILABLE(10_7, 5_0);
// timer相關操作
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopContainsTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);
CF_EXPORT CFRunLoopTimerRef CFRunLoopTimerCreate(CFAllocatorRef allocator, CFAbsoluteTime fireDate, CFTimeInterval interval, CFOptionFlags flags, CFIndex order, CFRunLoopTimerCallBack callout, CFRunLoopTimerContext *context);
CF_EXPORT CFRunLoopTimerRef CFRunLoopTimerCreateWithHandler(CFAllocatorRef allocator, CFAbsoluteTime fireDate, CFTimeInterval interval, CFOptionFlags flags, CFIndex order, void (^block) (CFRunLoopTimerRef timer)) CF_AVAILABLE(10_7, 5_0);
/* 讓runloop執行某個block
* 本質上是把block插入到一個由runloop維護的block對象組成的鏈表中，在runloop運行中取出鏈表里被指定在當前mode下運行的block，逐一執行。
*/
CF_EXPORT void CFRunLoopPerformBlock(CFRunLoopRef rl, CFTypeRef mode, void (^block)(void)) CF_AVAILABLE(10_6, 4_0);
RunLoop與線程關系
do-while 循環
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
CHECK_FOR_FORK();
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
結論
可以看到，runloop在run起來后其實是用一個do-while循環實現的，不同的是，runloop可以做到不需要處理事務的時候就sleep，需要的時候就work。其作用總結就是：
保持程序的持續運行
處理App中各種事件(觸摸、定時器、performSelector)
節省CPU資源、提供程序的性能：該做事做事，該休息休息
與線程的關系
##### mainRunloop
CFRunLoopRef mainRunloop = CFRunLoopGetMain();
##### CFRunLoopGetMain()函數內部實現
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
CHECK_FOR_FORK();
static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
//可以看到傳了一個主線程參數進入
if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
return __main;
}
##### _CFRunLoopGet0()函數內部實現
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
t = pthread_main_thread_np();
}
__CFSpinLock(&loopsLock);
if (!__CFRunLoops) {
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
//建立全局的字典用來存儲 線程和runloop的關系
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
//通過__CFRunLoopCreate()函數創建runloop實例對象
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
//將mainLoop 和 mainThreadb存入字典
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
__CFSpinLock(&loopsLock);
}
//主線程的loop在上面就已經創建了，所以如果獲取不到，那肯定是子線程的loop
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
//沒有loop，那就創建子線程的loop對象
if (!loop) {
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFSpinLock(&loopsLock);
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
//子線程和其runloop也會被存在這個全局的字典中
CFDictionarySetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t), newLoop);
loop = newLoop;
}
// don't release run loops inside the loopsLock, because CFRunLoopDeallocate may end up taking it
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
CFRelease(newLoop);
}
if (pthread_equal(t, pthread_self())) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
}
}
//返回runloop
return loop;
}
結論
系統會創建一個全局的可變字典CFMutableDictionaryRef dict，儲存線程和runloop；
主線程的runloop是默認創建的
子線程的runloop默認不啟動，需要主動獲取
內部的mode-item關系
__CFRunLoop對象內部結構
struct __CFRunLoop {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* locked for accessing mode list */
__CFPort _wakeUpPort; // used for CFRunLoopWakeUp
Boolean _unused;
volatile _per_run_data *_perRunData; // reset for runs of the run loop
//關聯的線程
pthread_t _pthread;
uint32_t _winthread;
//有好多的Modes、Items
CFMutableSetRef _commonModes;
CFMutableSetRef _commonModeItems;
//但是只有一個currentMode
CFRunLoopModeRef _currentMode;
CFMutableSetRef _modes;
struct _block_item *_blocks_head;
struct _block_item *_blocks_tail;
CFTypeRef _counterpart;
};
struct __CFRunLoopMode {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* must have the run loop locked before locking this */
CFStringRef _name;
Boolean _stopped;
char _padding[3];
//有好多的事件源 _sources0、_sources1、_observers、_timers
CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;
__CFPortSet _portSet;
CFIndex _observerMask;
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
dispatch_source_t _timerSource;
dispatch_queue_t _queue;
Boolean _timerFired; // set to true by the source when a timer has fired
Boolean _dispatchTimerArmed;
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
mach_port_t _timerPort;
Boolean _mkTimerArmed;
#endif
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
DWORD _msgQMask;
void (*_msgPump)(void);
#endif
uint64_t _timerSoftDeadline; /* TSR */
uint64_t _timerHardDeadline; /* TSR */
};
結論
__CFRunLoop對象內部包含多個modes
而每個mode中又包含了多個items
items就是事件源_sources0、_sources1、_observers、_timers...
但是__CFRunLoop對象同時只能持有一種mode：_currentMode
runloop有六大事務item，這些item都是由runloop調用的
GCD主隊列:
static void __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__() __attribute__((noinline));
static void __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(void *msg) {
_dispatch_main_queue_callback_4CF(msg);
asm __volatile__(""); // thwart tail-call optimization
}
observer源:
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__() __attribute__((noinline));
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(CFRunLoopObserverCallBack func, CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info) {
if (func) {
func(observer, activity, info);
}
asm __volatile__(""); // thwart tail-call optimization
}
timer:
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__() __attribute__((noinline));
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(CFRunLoopTimerCallBack func, CFRunLoopTimerRef timer, void *info) {
if (func) {
func(timer, info);
}
asm __volatile__(""); // thwart tail-call optimization
}
block:
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__() __attribute__((noinline));
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(void (^block)(void)) {
if (block) {
block();
}
asm __volatile__(""); // thwart tail-call optimization
}
響應source0
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__() __attribute__((noinline));
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(void (*perform)(void *), void *info) {
if (perform) {
perform(info);
}
asm __volatile__(""); // thwart tail-call optimization
}
響應source1
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__() __attribute__((noinline));
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
void *(*perform)(void *msg, CFIndex size, CFAllocatorRef allocator, void *info),
mach_msg_header_t *msg, CFIndex size, mach_msg_header_t **reply,
#else
void (*perform)(void *),
#endif
void *info) {
if (perform) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
*reply = perform(msg, size, kCFAllocatorSystemDefault, info);
#else
perform(info);
#endif
}
asm __volatile__(""); // thwart tail-call optimization
}
事務是如何被調用的
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
NSLog(@"fire in home -- %@",[[NSRunLoop currentRunLoop] currentMode]);
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
- (void)addTimer:(NSTimer *)timer forMode:(NSRunLoopMode)mode
static void __CFRunLoopAddItemsToCommonMode(const void *value, void *ctx) {
CFTypeRef item = (CFTypeRef)value;
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)(((CFTypeRef *)ctx)[0]);
CFStringRef modeName = (CFStringRef)(((CFTypeRef *)ctx)[1]);
if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopSourceGetTypeID()) {
CFRunLoopAddSource(rl, (CFRunLoopSourceRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopObserverGetTypeID()) {
CFRunLoopAddObserver(rl, (CFRunLoopObserverRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopTimerGetTypeID()) {
CFRunLoopAddTimer(rl, (CFRunLoopTimerRef)item, modeName);
}
}
CFRunLoopAddTimer()
void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef rlt, CFStringRef modeName) {
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return;
if (!__CFIsValid(rlt) || (NULL != rlt->_runLoop && rlt->_runLoop != rl)) return;
__CFRunLoopLock(rl);
//判斷當前loop的mode類型
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
//將timers添加到當前rl->_commonModeItems中
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rlt);
//判斷set是否存在
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rlt};
/* add new item to all common-modes */
//將這個timer 提交到當前loop的上下文中，方便后面使用去取
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {//其他類型也差不多，這里就不再細說
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
if (NULL != rlm) {
if (NULL == rlm->_timers) {
CFArrayCallBacks cb = kCFTypeArrayCallBacks;
cb.equal = NULL;
rlm->_timers = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &cb);
}
}
if (NULL != rlm && !CFSetContainsValue(rlt->_rlModes, rlm->_name)) {
__CFRunLoopTimerLock(rlt);
if (NULL == rlt->_runLoop) {
rlt->_runLoop = rl;
} else if (rl != rlt->_runLoop) {
__CFRunLoopTimerUnlock(rlt);
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
return;
}
CFSetAddValue(rlt->_rlModes, rlm->_name);
__CFRunLoopTimerUnlock(rlt);
__CFRunLoopTimerFireTSRLock();
__CFRepositionTimerInMode(rlm, rlt, false);
__CFRunLoopTimerFireTSRUnlock();
if (!_CFExecutableLinkedOnOrAfter(CFSystemVersionLion)) {
if (rl != CFRunLoopGetCurrent()) CFRunLoopWakeUp(rl);
}
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
__CFRunLoopRun() 源碼太長，只展示部分
static int32_t __CFRunLoopRun__CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
uint64_t startTSR = mach_absolute_time();
if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
return kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
return kCFRunLoopRunStopped;
}
...
//調用__CFRunLoopDoTimers()
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
// Re-arm the next timer, because we apparently fired early
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
...
}
__CFRunLoopDoTimers()
static Boolean __CFRunLoopDoTimers(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, uint64_t limitTSR) { /* DOES CALLOUT */
Boolean timerHandled = false;
CFMutableArrayRef timers = NULL;
//遍歷當前runloop中modes中的times加到CFMutableArrayRef timers對象中
for (CFIndex idx = 0, cnt = rlm->_timers ? CFArrayGetCount(rlm->_timers) : 0; idx < cnt; idx++) {
CFRunLoopTimerRef rlt = (CFRunLoopTimerRef)CFArrayGetValueAtIndex(rlm->_timers, idx);
if (__CFIsValid(rlt) && !__CFRunLoopTimerIsFiring(rlt)) {
if (rlt->_fireTSR <= limitTSR) {
if (!timers) timers = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeArrayCallBacks);
CFArrayAppendValue(timers, rlt);
}
}
}
//遍歷上面的CFMutableArrayRef timers，拿到具體每個timer
for (CFIndex idx = 0, cnt = timers ? CFArrayGetCount(timers) : 0; idx < cnt; idx++) {
CFRunLoopTimerRef rlt = (CFRunLoopTimerRef)CFArrayGetValueAtIndex(timers, idx);
//調用timer
Boolean did = __CFRunLoopDoTimer(rl, rlm, rlt);
timerHandled = timerHandled || did;
}
if (timers) CFRelease(timers);
return timerHandled;
}
__CFRunLoopDoTimer() 部分源碼
static Boolean __CFRunLoopDoTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFRunLoopTimerRef rlt) { /* DOES CALLOUT */
Boolean timerHandled = false;
uint64_t oldFireTSR = 0;
/* Fire a timer */
CFRetain(rlt);
__CFRunLoopTimerLock(rlt);
//判斷是否還在超時時間內
if (__CFIsValid(rlt) && rlt->_fireTSR <= mach_absolute_time() && !__CFRunLoopTimerIsFiring(rlt) && rlt->_runLoop == rl) {
...
//最終調用`__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__`
__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(rlt->_callout, rlt, context_info);
...
}
...
}
RunLoop和Mode
mode作為runloop和source\timer\observer之間的橋梁。應用在啟動時main runloop會注冊5個mode。分別如下：
kCFRunLoopDefaultMode: App的默認 Mode，通常主線程是在這個 Mode 下運行的。
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。
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。
GSEventReceiveRunLoopMode: 接受系統事件的內部 Mode，通常用不到。
kCFRunLoopCommonModes: 這是一個占位的 Mode，沒有實際作用。
個 RunLoop 包含若干個 Mode，每個 Mode 又可以包含若干個 Source/Timer/Observer。每次調用 RunLoop 的主函數時，只能指定其中一個 Mode，這個Mode就是runloop的 CurrentMode。如果需要切換 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一個 Mode 進入。這樣做主要是為了分隔開不同組的 Source/Timer/Observer，讓其互不影響。
image.png
mode中有一個特殊的mode叫做commonMode。commonMode并不是一個真正的mode，而是若干個被標記為commonMode的普通mode。所以commonMode本質上是一個集合，該集合存儲的是mode的名字，也就是字符串，記錄所有被標記為common的modeName。當我們向commonMode添加source\timer\observer時，本質上是遍歷這個集合中的所有的mode，把item依次添加到每個被標記為common的mode中(_commonModelItems)。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的相對應的Source/Observer/Timer里。
在程序啟動時，主線程的runloop有兩個預置的mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。默認情況下是會處于defaultMode，滑動scrollView列表時runloop會退出defaultMode轉而進入trackingMode。所以，有時候我們加到defaultMode中的timer事件，在滑動列表時是不會執行的。不過，kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode這兩個 Mode 都已經被添加到runloop的commonMode集合中。也就是說，主線程的這兩個預置mode默認已經被標記為commonMode。想要我們的timer回調可以在滑動列表的時候依舊執行，只需要把timer這個item添加到commonMode。
另外可以通過調用CFRunLoopAddCommonMode 來添加一個模式到“common”模式集
typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
struct __CFRunLoopMode {
CFStringRef _name; // mode名字
Boolean _stopped; // mode的狀態，標識mode是否停止
CFMutableSetRef _sources0; // sources0事件集合
CFMutableSetRef _sources1; // sources1事件集合
CFMutableArrayRef _observers; // 觀察者數組
CFMutableArrayRef _timers; // 定時器數組
CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap; //字典。key是mach_port_t，value是CFRunLoopSourceRef
__CFPortSet _portSet; // 端口的集合。保存所有需要監聽的port，比如_wakeUpPort，_timerPort都保存在這個數組中
CFIndex _observerMask; // 添加obsever時設置_observerMask為observer的_activities（CFRunLoopActivity狀態）
};
在Core Foundation中，針對Mode的操作，蘋果只開放了以下3個API（cocoa中也有功能一樣的函數，不再列出）
CF_EXPORT CFStringRef CFRunLoopCopyCurrentMode(CFRunLoopRef rl); // 返回當前運行的mode的name
CF_EXPORT CFArrayRef CFRunLoopCopyAllModes(CFRunLoopRef rl); // 返回當前RunLoop的所有mode
CF_EXPORT void CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode); // 向當前RunLoop的common modes中添加一個mode
我們沒有辦法直接創建一個CFRunLoopMode對象，但是我們可以調用CFRunLoopAddCommonMode傳入一個字符串向RunLoop中添加一個commonMode，傳入的字符串即為Mode的名字，Mode對象應該是此時在RunLoop內部創建的。
每次調用 RunLoop 的主函數時，只能指定其中一個 Mode，這個Mode被稱作 CurrentMode。如果需要切換 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一個 Mode 進入。
添加commonMode源碼
void CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName) {
if (!CFSetContainsValue(rl->_commonModes, modeName)) {
CFSetRef set = rl->_commonModeItems ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModeItems) : NULL;
// 把modeName添加到RunLoop的_commonModes
中
CFSetAddValue(rl->_commonModes, modeName);
if (NULL != set) {
// 定義一個長度為2的數組context, 第一個元素是runloop，第二個元素是modeName
CFTypeRef context[2] = {rl, modeName};
// 把commonModeItems數組中的所有Source/Observer/Timer同步到新添加的mode（CFRunLoopModeRef實例）
// 遍歷set集合中的每一個元素作為 __CFRunLoopAddItemsToCommonMode 的第一個參數，context 作為第二個參數，調用__CFRunLoopAddItemsToCommonMode
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemsToCommonMode), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
}
}
// 添加item到mode的item集合(數組)中
static void __CFRunLoopAddItemsToCommonMode(const void *value, void *ctx) {
CFTypeRef item = (CFTypeRef)value;
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)(((CFTypeRef *)ctx)[0]);
CFStringRef modeName = (CFStringRef)(((CFTypeRef *)ctx)[1]);
if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopSourceGetTypeID()) {
// item是source就添加到source"集合"中
CFRunLoopAddSource(rl, (CFRunLoopSourceRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopObserverGetTypeID()) {
// item是observer就添加到observer"數組"中
CFRunLoopAddObserver(rl, (CFRunLoopObserverRef)item, modeName);
} else if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopTimerGetTypeID()) {
// item是timer就添加到timer"數組"中
CFRunLoopAddTimer(rl, (CFRunLoopTimerRef)item, modeName);
}
}
RunLoop和Source
__CFRunLoopSource也是一個結構體，其中有一個union屬性，它包含了version0和version1，也就是Source0（CFRunLoopSourceContext）和Source1（CFRunLoopSourceContext1）。
struct __CFRunLoopSource {
CFRuntimeBase _base;
uint32_t _bits;
pthread_mutex_t _lock;
CFIndex _order; /* immutable */
CFMutableBagRef _runLoops;
union {
CFRunLoopSourceContext version0; /* immutable, except invalidation */
CFRunLoopSourceContext1 version1; /* immutable, except invalidation */
} _context;
};
一個source對應多個runloop。之所以使用CFMutableBagRef這種集合結構保存runloop而非array或set。主要原因是bag是無序的且允許重復（source對應的runloop是一個集合，說明source可以被添加到多個runloop中）（就像一個事件可以在不同的線程中被執行）
Source0分析
Source0是用來處理APP內部事件、APP自己負責管理，比如UIevent。
調用底層：因為source0只包含一個回調（函數指針）它并不能主動觸發事件；CFRunLoopSourceSignal（source）將這個事件標記為待處理；CFRunLoopWakeUp來喚醒runloop，讓他處理事件。首先創建一個Source0并添加到當前的runLoop中，執行信號，標記待處理CFRunLoopSourceSignal，再喚醒runloop去處理CFRunLoopWakeUp，通過CFRunLoopRemoveSource來取消移除源，CFRelease(rlp)。打印結果會顯示準備執行和取消了,終止了!!!，如果注釋掉CFRunLoopRemoveSource，則會打印準備執行和執行啦。
Source1分析
Source1被用于通過內核和其他線程相互發送消息。
__調用底層：__Source1包含一個 mach_port和一個回調（函數指針）
當NSPort對象接收到端口消息時，會調起handlePortMessage
端口接收到消息后會打印message內部屬性：localPort、components、remotePort等
- (void)setupPort{
self.mainThreadPort = [NSPort port];
self.mainThreadPort.delegate = self;
// port - source1 -- runloop
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:self.mainThreadPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[self task];
}
- (void) task {
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
self.subThreadPort = [NSPort port];
self.subThreadPort.delegate = self;
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:self.subThreadPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
}];
[thread start];
}
- (void)funSendMessage{
NSMutableArray* components = [NSMutableArray array];
NSData* data = [@"hello" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[components addObject:data];
[self.subThreadPort sendBeforeDate:[NSDate date] components:components from:self.mainThreadPort reserved:0];
}
- (void)handlePortMessage:(id)message {
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]); // 3 1
unsigned int count = 0;
Ivar *ivars = class_copyIvarList([message class], &count);
for (int i = 0; i<count; i++) {
NSString *name = [NSString stringWithUTF8String:ivar_getName(ivars[i])];
NSLog(@"%@",name);
}
//睡眠一秒后，主線程再向子線程發送消息。
sleep(1);
if (![[NSThread currentThread] isMainThread]) {
NSMutableArray* components = [NSMutableArray array];
NSData* data = [@"woard" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
[components addObject:data];
[self.mainThreadPort sendBeforeDate:[NSDate date] components:components from:self.subThreadPort reserved:0];
}
}
Source0和Source1區別
Source0：source0是App內部事件，由App自己管理的，像UIEvent、CFSocket都是source0。source0并不能主動觸發事件，當一個source0事件準備處理時，要先調用 CFRunLoopSourceSignal(source)，將這個 Source 標記為待處理。然后手動調用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 來喚醒 RunLoop，讓其處理這個事件。框架已經幫我們做好了這些調用，比如網絡請求的回調、滑動觸摸的回調，我們不需要自己處理。
Source1：由RunLoop和內核管理，Mach port驅動，如CFMachPort、CFMessagePort。source1包含了一個 mach_port 和一個回調（函數指針），被用于通過內核和其他線程相互發送消息。這種 Source 能主動喚醒 RunLoop 的線程。
添加source的源碼
void CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef rls, CFStringRef modeName) {
// 導出runloop的commonMode（如果modeName是commonMode）
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
// 初始化創建commonModeItems（如果_commonModeItems為空）
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
// 把source添加到commonModeItems集合中
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rls);
if (NULL != set) {
// 創建一個長度為2的數組，分別存儲runloop和runloopSource
CFTypeRef context[2] = {rl, rls};
// 添加新的item也就是runloopSource到所有的commonMode中
// set是commonMode集合，CFSetApplyFunction遍歷set，添加runloopSource到所有被標記為commonMode的mode->source0(或source1)中
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
}
} else {
// 走到這里說明modeName不是commonMode
// 根據modeName和runloop獲取runloop的mode
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
// 初始化創建runloopMode的source0 & source1這個集合(如果為空)
if (NULL != rlm && NULL == rlm->_sources0) {
rlm->_sources0 = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
rlm->_sources1 = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
rlm->_portToV1SourceMap = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, NULL);
}
// 如果runloopMode的sources0集合和sources1都不包含將要添加的runloopSource則把runloopSource添加到對應的集合中
if (NULL != rlm && !CFSetContainsValue(rlm->_sources0, rls) && !CFSetContainsValue(rlm->_sources1, rls)) {
if (0 == rls->_context.version0.version) {
// rls是source0
CFSetAddValue(rlm->_sources0, rls);
} else if (1 == rls->_context.version0.version) {
// rls是source1
CFSetAddValue(rlm->_sources1, rls);
__CFPort src_port = rls->_context.version1.getPort(rls->_context.version1.info);
if (CFPORT_NULL != src_port) {
// key是src_port，value是rls，存儲到runloopMode的_portToV1SourceMap字典中
CFDictionarySetValue(rlm->_portToV1SourceMap, (const void *)(uintptr_t)src_port, rls);
__CFPortSetInsert(src_port, rlm->_portSet);
}
}
__CFRunLoopSourceLock(rls);
if (NULL == rls->_runLoops) {
// source有一個集合成員變量runLoops。source每被添加進一個runloop，都會把runloop添加到他的這個集合中
// 如官方注釋所言：sources retain run loops!（source會持有runloop！）
rls->_runLoops = CFBagCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeBagCallBacks); // sources retain run loops!
}
// 更新runloopSource的runLoops集合，將rl添加到rls->_runloops中
CFBagAddValue(rls->_runLoops, rl);
__CFRunLoopSourceUnlock(rls);
// 如果rls是source0則doVer0Callout標記置為true，即需要向外調用回調
if (0 == rls->_context.version0.version) {
if (NULL != rls->_context.version0.schedule) {
doVer0Callout = true;
}
}
}
}
// 如果是source0，則向外層（上層）調用source0的schedule回調函數
if (doVer0Callout) {
rls->_context.version0.schedule(rls->_context.version0.info, rl, modeName); /* CALLOUT */
}
}
把source添加到對應mode的source0或source1集合中。只是這里區分了下source被指定的mode是否為commonMode，如果source被指定的mode是commonMode，還需要把source添加到runloop的commonModeItems集合中
事件響應
image.png
1.硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃等)
2.IOKit.framework 生成一個 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收（SpringBoard 只接收按鍵(鎖屏/靜音等)，觸摸，加速，接近傳感器等幾種 Event）
3.mach port轉發給APP進程
4.蘋果注冊的那個 Source1接收系統事件后在回調 __IOHIDEventSystemClientQueueCallback() 內觸發的 Source0
5.Source0 再觸發的 _UIApplicationHandleEventQueue()
6._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
RunLoop和timer
CFRunLoopTimer結構體
struct __CFRunLoopTimer {
uint16_t _bits; // 標記fire狀態
CFRunLoopRef _runLoop; // timer所處的runloop
CFMutableSetRef _rlModes; // mode集合。存放所有包含該timer的mode的modeName，意味著一個timer可能會在多個mode中存在
CFAbsoluteTime _nextFireDate; // 下次觸發時間
CFTimeInterval _interval; // 理想時間間隔(不可變)
CFTimeInterval _tolerance; // 允許的誤差(可變)
CFRunLoopTimerCallBack _callout;// timer回調
};
和source不同，timer對應的runloop是一個runloop指針，而非數組，所以此處說明一個timer只能添加到一個runloopMode下。
添加timer的源碼
作用：添加timer到rl->commonModeItems中，添加timer到runloopMode中，根據觸發時間調整timer在runloopMode->timers數組中的位置。
// 添加timer到runloopMode中，添加timer到rl->commonModeItems中
void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef rlt, CFStringRef modeName) {
if (!__CFIsValid(rlt) || (NULL != rlt->_runLoop && rlt->_runLoop != rl)) return;
// 導出runloop的commonMode(如果modeName是commonMode)
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
// 如果rl->_commonModeItems為空就初始化rl->commonModeItems
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rlt);
if (NULL != set) {
// 長度為2的數組，分別存放rl和rlt
CFTypeRef context[2] = {rl, rlt};
// 添加新的item也就是timer到所有的commonMode中
// set是commonMode集合，CFSetApplyFunction遍歷set，添加context[1]存放的rlt添加到所有被標記為commonMode的mode中
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
CFRelease(set);
}
} else {
// 走到這里說明modeName不是commonMode
// 根據runloop和modeName查找對用的mode
CFRunLoopModeRef rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
if (NULL != rlm) {
if (NULL == rlm->_timers) {
CFArrayCallBacks cb = kCFTypeArrayCallBacks;
cb.equal = NULL;
rlm->_timers = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &cb);
}
}
if (NULL != rlm && !CFSetContainsValue(rlt->_rlModes, rlm->_name)) {
__CFRunLoopTimerLock(rlt);
if (NULL == rlt->_runLoop) {
rlt->_runLoop = rl;
} else if (rl != rlt->_runLoop) {
return;
}
// 更新rlt的rlModes集合。將rlm->name添加到name中
CFSetAddValue(rlt->_rlModes, rlm->_name);
// Reposition釋義復位。所以顧名思義該函數用于復位timer
// 此處調用該函數本質上是按照timer下次觸發時間長短，計算timer需要插入到runloopMode->timers數組中的位置，然后把timer插入到runloopMode->timers數組中
__CFRepositionTimerInMode(rlm, rlt, false);
__CFRunLoopTimerFireTSRUnlock();
// 為了向后兼容，如果系統版本低于CFSystemVersionLion且timer執行的rl不是當前runloop，則喚醒rl
if (!_CFExecutableLinkedOnOrAfter(CFSystemVersionLion)) {
if (rl != CFRunLoopGetCurrent()) CFRunLoopWakeUp(rl);
}
}
}
}
設置timer下次觸發時間的源碼
void CFRunLoopTimerSetNextFireDate(CFRunLoopTimerRef rlt, CFAbsoluteTime fireDate) {
// 觸發日期大于最大限制時間，則把觸發日期調整為最大觸發時間
if (TIMER_DATE_LIMIT < fireDate) fireDate = TIMER_DATE_LIMIT;
uint64_t nextFireTSR = 0ULL;
uint64_t now2 = mach_absolute_time();
CFAbsoluteTime now1 = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
// 下次觸發時間小于現在則立即觸發
if (fireDate < now1) {
nextFireTSR = now2;
// 下次觸發時間間隔大于允許的最大間隔TIMER_INTERVAL_LIMIT，則將下次觸發時間調整為now + TIMER_INTERVAL_LIMIT
} else if (TIMER_INTERVAL_LIMIT < fireDate - now1) {
nextFireTSR = now2 + __CFTimeIntervalToTSR(TIMER_INTERVAL_LIMIT);
} else {
nextFireTSR = now2 + __CFTimeIntervalToTSR(fireDate - now1);
}
__CFRunLoopTimerLock(rlt);
if (NULL != rlt->_runLoop) {
// 獲取runloopMode個數
CFIndex cnt = CFSetGetCount(rlt->_rlModes);
// 聲明名為modes的棧結構
STACK_BUFFER_DECL(CFTypeRef, modes, cnt);
// rlt->rlModes賦值給modes棧結構
CFSetGetValues(rlt->_rlModes, (const void **)modes);
for (CFIndex idx = 0; idx < cnt; idx++) {
// 先retain
CFRetain(modes[idx]);
}
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)CFRetain(rlt->_runLoop);
// 把modes集合中存儲的modeName轉換為mode結構體實例，然后再存入modes集合
for (CFIndex idx = 0; idx < cnt; idx++) {
CFStringRef name = (CFStringRef)modes[idx];
modes[idx] = __CFRunLoopFindMode(rl, name, false);
// 后release
CFRelease(name);
}
// 把上面計算好的下次觸發時間設置給rlt
rlt->_fireTSR = nextFireTSR;
rlt->_nextFireDate = fireDate;
for (CFIndex idx = 0; idx < cnt; idx++) {
CFRunLoopModeRef rlm = (CFRunLoopModeRef)modes[idx];
if (rlm) {
// Reposition釋義復位。所以顧名思義該函數用于復位timer，所謂復位，就是調整timer在runloopMode->timers數組中的位置
// 此處調用該函數本質上是先移除timer，然后按照timer下次觸發時間長短計算timer需要插入到runloopMode->timers數組中的位置，最后把timer插入到runloopMode->timers數組中
__CFRepositionTimerInMode(rlm, rlt, true);
}
}
// 以上注釋的意思是：這行代碼的是為了給timer設置date，但不直接作用于runloop
// 以防萬一，我們手動喚醒runloop，盡管有可能這個代價是高昂的
// 另一方面，這么做的目的也是為了兼容timer的之前的實現方式
// 如果timer執行的rl不是當前的runloop，則手動喚醒
if (rl != CFRunLoopGetCurrent()) CFRunLoopWakeUp(rl);
} else {
// 走到這里說明timer的rl還是空，所以只是簡單的設置timer的下次觸發時間
rlt->_fireTSR = nextFireTSR;
rlt->_nextFireDate = fireDate;
}
}
image.png
RunLoop的定時源，與Source1(Port)一樣，都屬于端口事件源，但不同的是，每一個Source1都有與之對應的端口，而一個RunLoopMode中的所有CFRunLoopTimer共用一個端口
解決定時器不準的問題
原因:NSTime和CADisplayLink底層都是基于RunLoop的CFRunLoopTimerRef的實現的，也就是說它們都依賴于RunLoop。如果RunLoop的任務過于繁重，會導致它們不準時。使用 GCD 的定時器。GCD 的定時器是直接跟系統內核掛鉤的，而且它不依賴于RunLoop，所以它非常的準時
RunLoop 和observer
Observer顧名思義，觀察者，和我們設計模式中的觀察者模式如出一轍。每個 Observer 都包含了一個回調（函數指針），observer主要觀察runloop的狀態變化，然后執行回調函數。runloop可觀察的狀態主要有6種狀態，如下：
// runloop的6種狀態，用于通知observer runloop的狀態變化
/* Run Loop Observer Activities */
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 但是還沒開始處理事件
kCFRunLoopExit = (1UL << 7), // 即將退出Loop
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};
CFRunLoopObserver結構體定義
struct __CFRunLoopObserver {
CFRunLoopRef _runLoop; // observer所觀察的runloop
CFOptionFlags _activities; // CFOptionFlags是UInt類型的別名，_activities用來說明要觀察runloop的哪些狀態。一旦指定了就不可變。
CFRunLoopObserverCallBack _callout; // 觀察到runloop狀態變化后的回調(不可變)
};
和source不同，observer對應的runloop是一個runloop指針，而非數組，此處說明一個observer只能觀察一個runloop，所以observer只能添加到一個runloop的一個或者多個mode中。
添加Observer源碼
void CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef rlo, CFStringRef modeName) {
if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {
// 導出runloop的commonModes
CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
// 初始化創建commonModeItems
if (NULL == rl->_commonModeItems) {
rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
}
// 添加observer到commonModeItems
CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rlo);
if (NULL != set) {
CFTypeRef context[2] = {rl, rlo};
// 添加observer到所有被標記為commonMode的mode中
CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
}
} else {
rlm = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, true);
if (NULL != rlm && NULL == rlm->_observers) {
rlm->_observers = CFArrayCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeArrayCallBacks);
}
if (NULL != rlm && !CFArrayContainsValue(rlm->_observers, CFRangeMake(0, CFArrayGetCount(rlm->_observers)), rlo)) {
Boolean inserted = false;
for (CFIndex idx = CFArrayGetCount(rlm->_observers); idx--; ) {
CFRunLoopObserverRef obs = (CFRunLoopObserverRef)CFArrayGetValueAtIndex(rlm->_observers, idx);
if (obs->_order <= rlo->_order) {
CFArrayInsertValueAtIndex(rlm->_observers, idx + 1, rlo);
inserted = true;
break;
}
}
if (!inserted) {
CFArrayInsertValueAtIndex(rlm->_observers, 0, rlo);
}
// 設置runloopMode的_observerMask為觀察者的_activities（CFRunLoopActivity狀態）
rlm->_observerMask |= rlo->_activities;
__CFRunLoopObserverSchedule(rlo, rl, rlm);
}
if (NULL != rlm) {
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
}
}
__CFRunLoopUnlock(rl);
}
自定義Observer來監聽runloop狀態變化
/* 創建一個observer對象
第一個參數: 告訴系統如何給Observer對象分配存儲空間
第二個參數: 需要監聽的狀態類型
第三個參數: 是否需要重復監聽
第四個參數: 優先級
第五個參數: 監聽到對應的狀態之后的回調
*/
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry:
NSLog(@"即將進入RunLoop");
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:
NSLog(@"即將處理timer");
break;
case kCFRunLoopBeforeSources:
NSLog(@"即將處理source");
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting:
NSLog(@"即將進入休眠");
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting:
NSLog(@"從休眠中被喚醒");
break;
case kCFRunLoopExit:
NSLog(@"即將退出RunLoop");
break;
default:
break;
}
});
/* 給主線程的RunLoop添加observer用于監聽runLoop狀態
第一個參數:需要監聽的RunLoop對象
第二個參數:給指定的RunLoop對象添加的監聽對象
第三個參數:在那種模式下監聽
*/
CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
runloop 更新UI時機
image.png
runloop如何工作的
image.png
USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS 這個宏的值為 1，也就是說有使用 GCD 來實現 timer，當然 USE_MK_TIMER_TOO 這個宏的值也是 1，表示也使用了更底層的 timer。
image.png
// 一個do...while循環 如果不是stop或finish就不斷的循環 還可以重新啟動runloop
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
CFRunLoopRunInMode源碼
SInt32 CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}
CFRunLoopRunSpecific源碼
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
// 如果runloop正在銷毀則直接返回finish
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;
// 根據指定的modeName獲取指定的mode，也就是將要運行的mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
// 出現以下情況就不會return finish：
// 1>.將要運行的mode不為空
// 以下這幾條是在__CFRunLoopModeIsEmpty函數中判斷的:
// 2>.將要運行的currentMode是source0、source1、timer任一個不為空
// 3>.待執行的block的mode和將要運行的mode相同
// 4>.待執行的block的mode是commonMode且待運行的mode包含在commonMode中
// 5>.待執行的block的mode包含待運行的mode
// 6>.待執行的block的mode包含commonMode且待運行的mode包含在commonMode中
// 所謂待執行的block是外部(開發者)通過調用CFRunLoopPerformBlock函數添加到runloop中的
if (NULL == currentMode || __CFRunLoopModeIsEmpty(rl, currentMode, rl->_currentMode)) {
return kCFRunLoopRunFinished;
}
volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);
CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
rl->_currentMode = currentMode;
int32_t result = kCFRunLoopRunFinished;
// 1.通知observer即將進入runloop
// 這里使用currentMode->_observerMask 和 kCFRunLoopEntry按位與操作
// 如果按位與的結果不是0則說明即將進入runloop
// 而currentMode->_observerMask是個什么東西呢？
// currentMode->_observerMask本質上是Int類型的變量，標識當前mode的CFRunLoopActivity狀態
// 那么currentMode->_observerMask是在哪里賦值的呢？
// 調用CFRunLoopAddObserver函數向runloop添加observer的時候會把observer的activities按位或賦值給mode->_observerMask
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
// RunLoop的運行的最核心函數
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
// 10.通知observer即將退出runloop
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
rl->_currentMode = previousMode;
return result;
}
/**RunLoop的運行的最核心函數（進入和退出時runloop和runloopMode都會被加鎖）
* rl: 運行的runloop
* rlm: runloop Mode
* seconds: runloop超時時間
* stopAfterHandle: 處理完時間后runloop是否stop，默認為false
* previousMode: runloop上次運行的mode
*/
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
// 獲取基于系統啟動后的時鐘"嘀嗒"數，其單位是納秒
uint64_t startTSR = mach_absolute_time();
// 狀態判斷
if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
return kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
return kCFRunLoopRunStopped;
}
// 獲取主線程接收消息的port備用。如果runLoop是mainRunLoop且后續內核喚醒的port等于主線程接收消息的port，主線程就處理這個消息
mach_port_name_t dispatchPort = MACH_PORT_NULL;
Boolean libdispatchQSafe = pthread_main_np() && ((HANDLE_DISPATCH_ON_BASE_INVOCATION_ONLY && NULL == previousMode) || (!HANDLE_DISPATCH_ON_BASE_INVOCATION_ONLY && 0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ)));
if (libdispatchQSafe && (CFRunLoopGetMain() == rl) && CFSetContainsValue(rl->_commonModes, rlm->_name)) dispatchPort = _dispatch_get_main_queue_port_4CF();
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
// 初始化獲取timer的port(source1)
// 如果這個port和mach_msg發消息的livePort相等則說明timer時間到了，處理timer
mach_port_name_t modeQueuePort = MACH_PORT_NULL;
if (rlm->_queue) {
modeQueuePort = _dispatch_runloop_root_queue_get_port_4CF(rlm->_queue);
}
#endif
// 使用GCD實現runloop超時功能
dispatch_source_t timeout_timer = NULL;
struct __timeout_context *timeout_context = (struct __timeout_context *)malloc(sizeof(*timeout_context));
// seconds是設置的runloop超時時間，一般為1.0e10，11.574萬年，所以不會超時
if (seconds <= 0.0) { // instant timeout
seconds = 0.0;
timeout_context->termTSR = 0ULL;
} else if (seconds <= TIMER_INTERVAL_LIMIT) {
dispatch_queue_t queue = pthread_main_np() ? __CFDispatchQueueGetGenericMatchingMain() : __CFDispatchQueueGetGenericBackground();
timeout_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
dispatch_retain(timeout_timer);
timeout_context->ds = timeout_timer;
timeout_context->rl = (CFRunLoopRef)CFRetain(rl);
// 設置超時的時間點（從現在開始 + 允許運行的時長）
timeout_context->termTSR = startTSR + __CFTimeIntervalToTSR(seconds);
dispatch_set_context(timeout_timer, timeout_context); // source gets ownership of context
dispatch_source_set_event_handler_f(timeout_timer, __CFRunLoopTimeout);
dispatch_source_set_cancel_handler_f(timeout_timer, __CFRunLoopTimeoutCancel);
uint64_t ns_at = (uint64_t)((__CFTSRToTimeInterval(startTSR) + seconds) * 1000000000ULL);
dispatch_source_set_timer(timeout_timer, dispatch_time(1, ns_at), DISPATCH_TIME_FOREVER, 1000ULL);
dispatch_resume(timeout_timer);
} else { // infinite timeout
seconds = 9999999999.0;
timeout_context->termTSR = UINT64_MAX;
}
Boolean didDispatchPortLastTime = true;
// returnValue 標識runloop狀態，如果returnValue不為0就不退出。
// returnValue可能的值：
// enum {
// kCFRunLoopRunFinished = 1,
// kCFRunLoopRunStopped = 2,
// kCFRunLoopRunTimedOut = 3,
// kCFRunLoopRunHandledSource = 4
// };
int32_t retVal = 0;
do {
voucher_mach_msg_state_t voucherState = VOUCHER_MACH_MSG_STATE_UNCHANGED;
voucher_t voucherCopy = NULL;
// 消息緩沖區，用戶緩存內核發的消息
uint8_t msg_buffer[3 * 1024];
// 消息緩沖區指針，用于指向msg_buffer
mach_msg_header_t *msg = NULL;
// 用于保存被內核喚醒的端口（調用mach_msg函數時會把livePort地址傳進去供內核寫數據）
mach_port_t livePort = MACH_PORT_NULL;
__CFPortSet waitSet = rlm->_portSet;
__CFRunLoopUnsetIgnoreWakeUps(rl);
// 2. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Timer 回調。
// __CFRunLoopDoObservers內部會調用__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__這個函數，這個函數的參數包括observer的回調函數、observer、runloop狀態
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
// 3. 通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Source0 (非port) 回調。
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
// 執行被加入的block
// 外部通過調用CFRunLoopPerformBlock函數向當前runloop增加block。新增加的block保存咋runloop.blocks_head鏈表里。
// __CFRunLoopDoBlocks會遍歷鏈表取出每一個block，如果block被指定執行的mode和當前的mode一致，則調用__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__執行之
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
// 4. RunLoop 觸發 Source0 (非port) 回調
// __CFRunLoopDoSources0函數內部會調用__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__函數
// __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__函數會調用source0的perform回調函數，即rls->context.version0.perform
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
// 如果rl處理了source0事件，那再處理source0之后的block
if (sourceHandledThisLoop) {
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
// 標記是否需要輪詢，如果處理了source0則輪詢，否則休眠
Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);
if (MACH_PORT_NULL != dispatchPort && !didDispatchPortLastTime) {
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
// 5. 如果有 Source1 (基于port的source) 處于 ready 狀態，直接處理這個 Source1 然后跳轉到第9步去處理消息。
// __CFRunLoopServiceMachPort函數內部調用了mach_msg，mach_msg函數會監聽內核給端口發送的消息
// 如果mach_msg監聽到消息就會執行goto跳轉去處理這個消息
// 第五個參數為0代表不休眠立即返回
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
goto handle_msg;
}
}
didDispatchPortLastTime = false;
// 6. 通知 Observers: RunLoop 的線程即將進入休眠(sleep)。
// 根據上面第4步是否處理過source0，來判斷如果也沒有source1消息的時候是否讓線程進入睡眠
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
// runloop置為休眠狀態
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
// 通知進入休眠狀態后，不要做任何用戶級回調
__CFPortSetInsert(dispatchPort, waitSet);
// 標記休眠開始時間
CFAbsoluteTime sleepStart = poll ? 0.0 : CFAbsoluteTimeGetCurrent();
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
do {
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
// 7. __CFRunLoopServiceMachPort內部調用mach_msg函數等待接受mach_port的消息。隨即線程將進入休眠，等待被喚醒。 以下事件會會喚醒runloop:
// mach_msg接收到來自內核的消息。本質上是內核向我們的port發送了一條消息。即收到一個基于port的Source事件（source1）。
// 一個timer的時間到了（處理timer）
// RunLoop自身的超時時間到了（幾乎不可能）
// 被其他調用者手動喚醒（source0）
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
// Drain the internal queue. If one of the callout blocks sets the timerFired flag, break out and service the timer.
while (_dispatch_runloop_root_queue_perform_4CF(rlm->_queue));
if (rlm->_timerFired) {
// Leave livePort as the queue port, and service timers below
rlm->_timerFired = false;
break;
} else {
if (msg && msg != (mach_msg_header_t *)msg_buffer) free(msg);
}
} else {
// Go ahead and leave the inner loop.
break;
}
} while (1);
#else
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
#endif
// 計算線程沉睡的時長
rl->_sleepTime += (poll ? 0.0 : (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - sleepStart));
__CFPortSetRemove(dispatchPort, waitSet);
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
// runloop置為喚醒狀態
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
// 8. 通知 Observers: RunLoop對應的線程剛被喚醒。
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopAfterWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
// 9. 收到&處理source1消息（第5步的goto會到達這里開始處理source1）
handle_msg:;
// 忽略端口喚醒runloop，避免在處理source1時通過其他線程或進程喚醒runloop(保證線程安全)
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
if (MACH_PORT_NULL == livePort) {
// livePort為null則什么也不做
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_NOTHING();
// handle nothing
} else if (livePort == rl->_wakeUpPort) {
// livePort為wakeUpPort則只需要簡單的喚醒runloop（rl->_wakeUpPort是專門用來喚醒runloop的）
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_WAKEUP();
}
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
else if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
// 9.1 如果一個 Timer 到時間了，觸發這個Timer的回調
// __CFRunLoopDoTimers返回值代表是否處理了這個timer
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
else if (rlm->_timerPort != MACH_PORT_NULL && livePort == rlm->_timerPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
#endif
else if (livePort == dispatchPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_DISPATCH();
/// 9.2 如果有dispatch到main_queue的block，執行block（也就是處理GCD通過port提交到主線程的事件）。
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
sourceHandledThisLoop = true;
didDispatchPortLastTime = true;
} else {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_SOURCE();
/// 9.3 如果一個 Source1 (基于port) 發出事件了，處理這個事件
// 根據livePort獲取source（不需要name，從mode->_portToV1SourceMap字典中以port作為key即可取到source）
CFRunLoopSourceRef rls = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(rl, rlm, livePort);
if (rls) {
mach_msg_header_t *reply = NULL;
// 處理source1事件（觸發source1的回調）
// runloop 觸發source1的回調，__CFRunLoopDoSource1內部會調用__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
// 如果__CFRunLoopDoSource1響應的數據reply不為空則通過mach_msg 再send給內核
if (NULL != reply) {
(void)mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply->msgh_size, 0, MACH_PORT_NULL, 0, MACH_PORT_NULL);
CFAllocatorDeallocate(kCFAllocatorSystemDefault, reply);
}
}
}
if (msg && msg != (mach_msg_header_t *)msg_buffer) free(msg);
/// 執行加入到Loop的block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
/// 進入loop時參數說處理完事件就返回。
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource; // 4
} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
/// 超出傳入參數標記的超時時間了
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut; // 3
} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
/// 被外部調用者強制停止了
__CFRunLoopUnsetStopped(rl); // 2
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
// 調用了_CFRunLoopStopMode將mode停止了
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped; // 2
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
// source/timer/observer一個都沒有了
retVal = kCFRunLoopRunFinished; // 1
}
// 如果retVal不是0，即未超時，mode不是空，loop也沒被停止，那繼續loop
} while (0 == retVal);
if (timeout_timer) {
dispatch_source_cancel(timeout_timer);
dispatch_release(timeout_timer);
} else {
free(timeout_context);
}
return retVal;
}
__CFRunLoopRun部分源碼，do-while循環，先初始化一個存放內核消息的緩沖池，獲取所有需要監聽的port，設置RunLoop為可以被喚醒狀態，判斷是否有timer、source0、source1回調。如果有timer則通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Timer 回調。如果有source0則通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Source0 (非port) 回調，執行被加入的block。RunLoop 觸發 Source0 (非port) 回調，再執行被加入的block。如果有 Source1 (基于port) 處于 ready 狀態，直接處理這個 Source1 然后跳轉去處理消息。例如一個Timer 到時間了，觸發這個Timer的回調。處理完后再次進入__CFArmNextTimerInMode查看是否有其他的timer。如果沒有事務需要處理則通知 Observers: RunLoop 的線程即將進入休眠(sleep)，此時會進入一個內循環，線程進入休眠狀態mach_msg_trap（比如我們在斷點調試的時候），直到收到新消息才跳出該循環，繼續執行run loop。比如監聽到了事務基于 port 的Source 的事件、Timer 到時間了、RunLoop 自身的超時時間到了或者被其他什么調用者手動喚醒則喚醒。
image.png
CFRunLoopPerformBlock在上圖中作為喚醒機制有所體現，但事實上執行CFRunLoopPerformBlock只是入隊，下次RunLoop運行才會執行，而如果需要立即執行則必須調用CFRunLoopWakeUp。
以下是啟動 run loop 后比較關鍵的運行步驟：
- 通知 observers: kCFRunLoopEntry, 進入 run loop
- 通知 observers: kCFRunLoopBeforeTimers, 即將處理 timers
- 通知 observers: kCFRunLoopBeforeSources, 即將處理 sources
- 處理 blocks, 可以對 CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK 函數下斷點觀察到
- 處理 sources 0, 可以對 CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION 函數下斷點觀察到
- 如果第 5 步實際處理了 sources 0，再一次處理 blocks
- 如果在主線程，檢查是否有 GCD 事件需要處理，有的話，跳轉到第 11 步
- 通知 observers: kCFRunLoopBeforeWaiting, 即將進入等待（睡眠）
- 等待被喚醒，可以被 sources 1、timers、CFRunLoopWakeUp 函數和 GCD 事件（如果在主線程）
- 通知 observers: kCFRunLoopAfterWaiting, 即停止等待（被喚醒）
- 被什么喚醒就處理什么：
- 被 timers 喚醒，處理 timers，可以在 CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION 函數下斷點觀察到
- 被 GCD 喚醒或者從第 7 步跳轉過來的話，處理 GCD，可以在 CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE 函數下斷點觀察到
- 被 sources 1 喚醒，處理 sources 1，可以在 CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION 函數下斷點觀察到
- 再一次處理 blocks
- 判斷是否退出，不需要退出則跳轉回第 2 步
- 通知 observers: kCFRunLoopExit, 退出 run loop
GCD和RunLoop的關系
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。那么你肯定會問：為什么子線程沒有這個和GCD交互的邏輯？原因有二：
主線程runloop是主線程的事件管理者。runloop負責何時讓runloop處理何種事件。所有分發個主線程的任務必須統一交給主線程runloop排隊處理。舉例：UI操作只能在主線程，不在主線程操作UI會帶來很多UI錯亂問題以及UI更新延遲問題。
子線程不接受GCD的交互。因為子線程不一定會有runloop。
AutoreleasePool和RunLoop的關系
App啟動后，蘋果在主線程 RunLoop 里注冊了兩個 Observer，其回調都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()。
第一個 Observer 監視的事件是 Entry(即將進入Loop)，其回調內會調用 _objc_autoreleasePoolPush() 創建自動釋放池。其 order 是-2147483647，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) 時調用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 釋放舊的池并創建新池；Exit(即將退出Loop) 時調用 _objc_autoreleasePoolPop() 來釋放自動釋放池。這個 Observer 的 order 是 2147483647，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，開發者也不必顯示創建 Pool 了。
