iOS_RunLoop、Modes、Source、Timer、Observer、主要结构...

RunLoop为了实现程序不退出，在没有事件处理时休眠，在有事件到来时立刻被唤醒。

充分节省CPU资源，提高程序性能。

我们不能创建/显示管理RunLoop对象，系统会在需要的时候为每个线程创建一个RunLoop对象。

1、概念

管理来自window system、Port objects、NSConnection objects、Timer的事件的对象，如：鼠标和键盘的事件。（NSTimer不是“Input”，触发时不会导致run循环返回）

2、Modes 

RunLoop会在不同的时候被设置为不同的Mode

1）common：modes的组合，可以将source、timers、observers注册到这个set中，他们将在这些mode中共享

2）Default：处理非NSConnection对象的输入源模式（通常主线程是在这个Mode下运行）

3）eventTracking：当以模式跟踪事件时（例如拖拽、滑动事件）

4）modalPanel：当等待模式面板的输入时（如NSSavePanel或NSOpenPanel）

5）tracking：在跟踪控制时

3、item事件

RunLoop  -->  n个Modes  -->  n个<Source/Timer/Observer>

切换Mode需要退出Loop，设置Mode后再进入。为了将不同组的<Source/Timer/Observer>分隔开，让其互不影响。

4、结构

typedef struct __CFRunLoopMode *CFRunLoopModeRef;
struct __CFRunLoopMode {
  CFStringRef _name;            // Mode Name, 例如 @"kCFRunLoopDefaultMode"
  CFMutableSetRef _sources0;    // 一个回调，需要sourceSignal、wakeUp
  CFMutableSetRef _sources1;    // 一个port，一个回调，内核和其他线程交互
  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
  ...
};

1、Source：

1）Source0：触摸事件，PerformSelectors。

一个回调，不能主动触发事件。

需要先调用CFRunLoopSourceSignal(source)标记为待处理，

然后调用CFRunLoopWakeUp(runloop)来唤醒RunLoop处理这个事件

2）Source1：基于Port的线程间通信。

一个mach_port、一个回调，用于通过内核和其他线程互相发送消息。能主动唤醒RunLoop

2、Timer：

1个时间、1个回调。加入RunLoop时会注册对应的时间点，到时会被唤醒处理回调

3、Observer：

观察者，包含一个回调。当RunLoop状态发生变化时，会触发回调。可以观察的时间点有：

1）Entry：即将进入Loop

2）BeforeTimer：即将处理Timer

3）BeforeSource：即将处理Source

4）BeforeWaiting：即将进入休眠

5）AfterWaiting：刚从休眠中唤醒

6）Exit：即将退出Loop

如果一个Mode中以上任何一个item都没有，就会退出，不进入循环。

CommonModes：

1个Mode可以将自己标记为Common属性，会将起ModeName添加在RunLoop的_commonModes中。每当RunLoop的内容发送变化时，会将_commonModeItems中的<Source/Observer/Timer>自动同步到具有Common标记的所有Mode里（即_commonModes集合里的）

• 应用举例：NSTimer

主线程中又两个预置的Model：Defaut和Tracking，被标记为Common属性。

1）将Timer分别加入这两个Mode

2）将Timer加入到顶层RunLoop的_commonModeItems中

5、苹果用RunLoop实现的功能

App启动后 ，系统默认

• 注册了5个Mode:

1）NS Default RunLoop Mode: App的默认 Mode，通常主线程是在这个 Mode 下运行的。

2）UI Tracking RunLoopMode: 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）UI Initialization RunLoopMode: 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）GS EventReceive RunLoopMode: 接受系统事件的内部 Mode，通常用不到。

5）NSRunLoopCommonModes : 这是一个占位的 Mode，没有实际作用。

• 注册了两个 Observer （ AutoreleasePool  相关操作）

回调Callout：都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler()

第一个 Observer 监视的事件是 

Entry (即将进入Loop)，其回调内会调用 _objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。

（其 order 是-2147483647，优先级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。）

第二个 Observer 监听NSRunLoop运行状态： 

BeforeWaiting (准备进入休眠) 时调用_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建新池；

Exit (即将退出Loop) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放池。

（其 order 是 2147483647，优先级最低，保证其释放池子发生在其他所有回调之后。）

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、Timer回调内的。这些回调会被 RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不必显示创建 Pool 了。

6、底层架构

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。

7、使用

1）解决NSTimer在ScrollView滑动时不work

[runLoop addTimer :timer forMode : NSDefaultRunLoopCommonMode ]; // 将Timer注册到给定的Mode中

timer firing时：会调用RunLoop中关联的Object的selector

2）保持线程常驻

如：在子线程中的afterDelay不work（子线程不会自动创建RunLoop，导致Timer不工作）

在子线程的代码中：

NSRunLoop *runLoop = [ NSRunLoop currentRunLoop ]; // 不获取就不会主动创建

[runLoop addPort :[ NSMachPort port ] forMode : NSDefaultRunLoopMode ];

[runLoop run ];

参考文献：

深入理解RunLoop

iOS底层原理总结 - RunLoop