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1、Runloop是什么东西？

普通的命令式执行如下所示，程序顺序执行代码，执行完了就结束了：

int main(int argc, char *argv[]) {
    NSLog(@"hello world!");
    return 0;
}

Runloop就是一个循环，跑圈，一个死循环，程序会一直运行并不会退出，如下面的Event驱动，平时处于睡眠状态，如果有Event唤醒了，那么就执行事件Event。

int main(int argc, char *argv[]) {
    while (AppIsRunning) {
        id whoWakesMe = SleepForWakingUp();
        id event = GetEvent(whoWakesMe);
        HandleEvent(event);
    }
    return 0;
}

2、Runloop的作用

为什么要有Runloop呢？Runloop主要由以下几个方面的作用：
1、使程序一直运行并接受用户输入：我们的app必然不能像命令式执行一样，执行完就退出了，我们需要app在我们不杀死它的时候一直运行着，并在由用户事件的时候能够响应，比如网络输入，用户点击等等，这是Runloop的首要任务；
2、决定程序在何时应该处理哪些事件：实际上程序会有很多事件，Runloop会有一定的机制来管理时间的处理时机等；
3、调用解耦（Message Queue）：比方说手指点击滑动会产生UIEvent事件，对于主调方来说，我不可能等到这个事件被执行了才去产生下一个事件，也就是主调方不能被被调方卡住。那么在实际实现中，被调方会有一个消息队列，主调方会把消息扔到消息队列中，然后不管了，消息的处理是由被调方不断去从消息队列中取消息，然后执行的。这样的好处是主调方不需要知道消息是具体是怎么执行的，只要产生消息即可，从而实现了解耦；
4、节省CPU时间：在app没设可干的时候，让CPU闲着。
Runloop机制并不是iOS特有的，Android和Windows上面都有，只要有这种需要接受事件的程序都有这种实现机制，只是其他平台上面不叫Runloop而已。

3、Runloop的封装结构

如下图所示是NSRunloop的实现：

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1、NSRunloop：最上层的NSRunloop层实际上是对C语言实现的CFRunloop的一个封装，实际上它没干什么事，比如CFRunloop有一个过期时间是double类型，NSRunloop把它变味了NSDate类型；
2、CFRunloop：这是真正干事的一层，源代码是开源的，并且是跨平台的；
3、系统层：底层实现用到了GCD，mach kernel是苹果的内核，比如runloop的睡眠和唤醒就是用mach kernel来实现的。
下面是跟Runloop有关的，我们平时用到的一些模块，功能等等：
1）NSTimer计时器；
2）UIEvent事件；
3）Autorelease机制；
4）NSObject（NSDelayedPerforming）：比如这些方法：performSelector:withObject:afterDelay:，performSelector:withObject:afterDelay:inModes:，cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object:等方法都是和Runloop有关的；
5）NSObject（NSThreadPerformAddition）：比如这些方法：performSelectorInBackground:withObject:，performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:，performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:等方法都是和Runloop有关的；
4、Core Animation层的一些东西：CADisplayLink，CATransition，CAAnimation等；
5、dispatch_get_main_queue()；
6、NSURLConnection；

4、从调用堆栈来看Runloop

如下图是常见的调用堆栈：

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从下往上一层层的看，最开始的start是dyld干的，然后是main函数，main函数接着调用UIApplicationMain，然后的GSEventRunModal是Graphics Services是处理硬件输入，比如点击，所有的UI事件都是它发出来的。紧接着的就是Runloop了，从图中的可以看到从13到104个调用都是Runloop相关的。再上面的就是事件队列处理，以及UI层的事件分发了。

5、Runloop的调用

几乎所有线程的所有函数都是从下面六个函数之一调起：

static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__();  
static void __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__();

6、Runloop的构成

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CFRunloopSource：source是RunLoop的数据源(输入源)的抽象类(protocol)，Runloop定义了两个Version的Source：
1、Source0：处理App内部事件，App自己负责管理（触发），如UIEvent，CFSocket；
2、Source1：由Runloop和内核管理，mach port驱动，如CFMachPort（轻量级的进程间通信的方式，NSPort就是对它的封装，还有Runloop的睡眠和唤醒就是通过它来做的），CFMessagePort；
CFRunloopObserver：这个是用来向外界报告Runloop当前的状态的更改。

kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),// 即将进入Loop  
kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),// 即将处理 Timer  
kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),// 即将处理 Source  
kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),// 即将进入休眠  
kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),// 刚从休眠中唤醒  
kCFRunLoopExit = (1UL << 7),// 即将退出Loop  
kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU//所有状态

我们可以去设自己的Observer，来观察Runloop的状态变化。很多机制由RunloopObserver来触发，比如CAAnimation，动画并不是马上就会被调用的，而是会等到kCFRunLoopBeforeWaiting或者kCFRunLoopAfterWaiting来执行，会等到Runloop执行一圈，收集所有的Animation之后一起来调用。
** CFRunloopObserver与Autorelease Pool：

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5、RunLoop的挂起和唤醒

空闲时刻暂停程序时（按下debug的暂停键），会看到如下的堆栈：

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这就是Runloop的挂起，实际上是指定一个端口，给内核发消息，这里是一个等待消息，就是等待被唤醒。
1、指定用于被唤醒的mach port端口；
2、调用mach_msg监听唤醒端口，被唤醒前，系统内核将这个线程挂起，停留在mach_msg_trap状态；
3、由另一个线程（或者另一个进程中的某个线程）向内核发送这个端口的msg后，trap状态被唤醒，RunLoop继续开始干活。

6、Runloop迭代执行顺序

下面是伪代码：

//设定过期时间  
SetupThisRunLoopRunTimeOutTimer();  //by GCD timer  
do{  
    //通知Observer要跑timer跟source  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeTimers);  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeSources);  
       
    __CFRunLoopDoBlocks();  
    //运行到此刻，去检测当前加到消息队列source0的消息，此方法遍历source0去执行  
    __CFRunLoopDoSource0();  
       
    //询问GCD有没有分到主线程的东西需要调用  
    CheckIfExistMessageInMainDispatchQueue();   //GCD  
       
    //通知Observer要进入睡眠  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopBeforeWaiting);  
    //此刻获取到是哪个端口把我叫醒  
    var wakeUpPort = SleepAndWaitForWakingUpPorts();  
    //  mach_msg_trap  
    //  Zzz...  
    //  Received mach_msg,  wake up!  
       
    //通知Observer我要醒了~  
    __CFRunLoopDoObservers(kCFRunLoopAfterWaiting);  
    //Handler msgs  
    if(wakeUpPort == timerPort){  
        //如果是timer唤醒就去执行timer  
        __CFRunLoopDoTimer();  
    }else if(wakeUpPort == mainDispatchQueuePort){  
        //GCD需要我，就去调GCD的事件  
        __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE();  
    }else{  
        //比如说网络来数据了就会用这个端口唤醒，然后做数据处理  
        __CFRunloopDoSource1();  
    }  
    __CFRunLoopDoBlocks();  
}while (!stop && !timeOut);//如果没被外部干掉或者时间没到，继续循环

跑while循环之前需要通过GCD来设置过期时间，不然真成死循环了；然后告诉observer要开始执行timer和source的状态了；然后遍历消息队列中source0的消息并执行；然后询问GCD中有没有分到主线程的任务需要执行；然后通知要进入睡眠挂起状态了；然后会一直卡在SleepAndWaitForWakingUpPorts函数这里，直到有事件唤醒并返回唤醒的端口；然后通知我要醒了；然后根据唤醒端口类型来进行相应的处理；

7、RunLoop实践

这是AFNetworking中的Runloop的创建代码：

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UIImage *downLoadImage = ...;  
[self.avatarImageView performSelector:@selector(setImage:)  
                        withObject:downloadImage  
                        afterDelay:0  
                        inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];

让Crash的App回光返照：
1、program received signal:SIGABRT SIGABRT一般是过度release或者发送unrecogized selector导致。
2、EXC_BAD_ACCESS是访问已被释放的内存导致，野指针错误。
由 SIGABRT 引起的Crash 是系统发这个signal给App，程序收到这个signal后，就会把主线程的RunLoop杀死，程序就Crash了 该例只针对 SIGABRT引起的Crash有效。

CFRunLoopRef runloop = CFRunLoopGetCurrent();  
    //获取所有Mode，因为可能有很多Mode，每个Mode都需要跑，此处可以选择提交下崩溃信息之类的  
    UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"程序崩溃了" message:@"崩溃信息" delegate:nil cancelButtonTitle:@"取消" otherButtonTitles:nil];  
    [alertView show];  
    NSArray *allModes = CFBridgingRelease(CFRunLoopCopyAllModes(runloop));  
    while (1) {  
        //快速切换Mode  
        for (NSString *mode in allModes) {  
            CFRunLoopRunInMode((CFStringRef)mode, 0.001, false);  
        }  
    }