文章涉及的代码 源码分析：LFRunLoop 测试Demo:LFRunLoopDemo
RunLoop是iOS中的循环机制，是App能够正常运行的绝对主导者。
可能有同学说平时开发中可能比较少用到runloop，所以并不是特别在意，但是在开发遇到瓶颈的时候，理解RunLoop会让你的水平有明显的提高（PS：万一面试会用到😆）。
网上其他的文章已经说得比较清楚了，比如RunLoop其实是一个while循环，来不断检查是否有需要执行的事件，比如每个线程都对应一个pthread线程，若不设置runloop，线程在执行完任务后会立刻退出。那这些都是为什么呢？
闲话不多说，我们直接看一下RunLoop源码
首先我们看CFRunLoop.h文件中几个定义
/*
source0 只包含了一个回调（函数指针），source0是需要手动触发的
Source，它并不能主动触发事件，必须要先把它标记为signal状态。使用时，
你需要先调用 CFRunLoopSourceSignal(source)，将这个 Source 标记为待处
理，也就是通过uint32_t _bits来实现的，只有_bits标记Signaled状态才会被处
理。然后手动调用 CFRunLoopWakeUp(runloop) 来唤醒 RunLoop，让其处理
这个事件。
*/
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
Boolean (*equal)(const void *info1, const void *info2);
CFHashCode (*hash)(const void *info);
void (*schedule)(void *info, CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);//当source加入到model触发的回调
void (*cancel)(void *info, CFRunLoopRef rl, CFStringRef mode);//当source从runloop中移除时触发的回调
void (*perform)(void *info);//当source事件被触发时的回调，使用CFRunLoopSourceSignal方式触发。
} CFRunLoopSourceContext;
/*
source1 包含了一个 mach_port 和一个回调（函数指针），被用于通过内核
和其他线程相互发送消息。这种 Source 能主动唤醒 RunLoop 的线程。简单
来说就是更加偏向于底层。
*/
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
Boolean (*equal)(const void *info1, const void *info2);
CFHashCode (*hash)(const void *info);
#if (TARGET_OS_MAC && !(TARGET_OS_EMBEDDED || TARGET_OS_IPHONE)) || (TARGET_OS_EMBEDDED || TARGET_OS_IPHONE)
mach_port_t (*getPort)(void *info);
void * (*perform)(void *msg, CFIndex size, CFAllocatorRef allocator, void *info);
#else
void * (*getPort)(void *info);
void (*perform)(void *info);
#endif
} CFRunLoopSourceContext1;
source上下文，runLoop的source源包括两个 一个 source0 ，一个source1。
source1 比source0多了一个port，source0只能手动唤起RunLopp。
source1可以系统直接唤起，更偏向于内核。
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
} CFRunLoopObserverContext;
runLoop对应的观察者上下文，可以观察runLoop的状态。很多关于性能优化的框架都会在这里做文章。runLoop可以被观察的状态如下
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
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
typedef struct {
CFIndex version;
void * info;
const void *(*retain)(const void *info);
void (*release)(const void *info);
CFStringRef (*copyDescription)(const void *info);
} CFRunLoopTimerContext;
时间源上下文，可以自定义定时器来唤醒RunLoop。
然后我们来看一下下面的发方法
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopContainsSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopContainsObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT Boolean CFRunLoopContainsTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);
发现正好和上面的几个结构体对应。这几个方法就是来给RunLoop添加源的。
然后我们再来看一下CFRunLoop 和 mode
//runloop 的组成
struct __CFRunLoop {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; //保证线程安全的锁_lock /* locked for accessing mode list */
__CFPort _wakeUpPort;//唤起runloop的端口 // used for CFRunLoopWakeUp
Boolean _unused;
volatile _per_run_data *_perRunData; // reset for runs of the run loop
pthread_t _pthread;//对应的线程
uint32_t _winthread;
CFMutableSetRef _commonModes;//存储的是字符串，记录所有标记为common的mode
CFMutableSetRef _commonModeItems;//存储所有commonMode的item(source、timer、observer)
CFRunLoopModeRef _currentMode;//当前运行的mode
CFMutableSetRef _modes;//存储的是CFRunLoopModeRef，
struct _block_item *_blocks_head;//记录了添加到runloop中的block，它也可以像其他源一样被runloop处理，通过CFRunLoopPerformBlock可向runloop中添加block任务。
struct _block_item *_blocks_tail;
CFTypeRef _counterpart;
};
RunLoopMode结构
struct __CFRunLoopMode {
CFRuntimeBase _base;
pthread_mutex_t _lock; /* must have the run loop locked before locking this */
CFStringRef _name;//mode名称
Boolean _stopped;//mode是否被终止
char _padding[3];
CFMutableSetRef _sources0;
CFMutableSetRef _sources1;
CFMutableArrayRef _observers;
CFMutableArrayRef _timers;
CFMutableDictionaryRef _portToV1SourceMap;//字典 key是mach_port_t，value是CFRunLoopSourceRef
__CFPortSet _portSet; //保存所有需要监听的port，比如_wakeUpPort，_timerPort都保存在这个数组中
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 */
};
通过注释可以看出，一个RunLoop可以包含多个Mode，每个mode里面可以包含多个源。如果mode里面没有源，runLoop会立刻退出。
然后我们再看两个地方一个是NSRunLoop 里面的
- (void)addPort:(NSPort *)aPort forMode:(NSRunLoopMode)mode;
这个是给RunLoop添加一个端口。这个方法可以使得线程保活，相信大家都看过AF2.x里面的AFURLConnectionOperation.m中就是通过给RunlLoop
添加一个空的MachPort来使得线程保活这个是为什么呢？我们先记下，过会儿来说。
然后我们再来记一个东西
void CFRunLoopPerformBlock(CFRunLoopRef rl, CFTypeRef mode, void (^block)(void))
用该方法可以给RunLoop添加block
下面是函数调用栈显示的方法，我们来看这个
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画圈的最后是一个Block，其他的有timer observer source dispatch 这些都是能够唤起RunLoop 的方式。
上面是一些准备性的东西。然后我们开始看一下Runloop主要的几个方法。
首先
CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain(void) {
CHECK_FOR_FORK();
static CFRunLoopRef __main = NULL; // no retain needed
if (!__main) __main = _CFRunLoopGet0(pthread_main_thread_np()); // no CAS needed
return __main;
}
//获取当前runloop TSD为线程私有数据，相当于只有当前线程可用的全局数据
CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent(void) {
CHECK_FOR_FORK();
CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)_CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoop);
if (rl) return rl;
return _CFRunLoopGet0(pthread_self());
}
这两个方法一个是获取主线程的runLoop 一个是获取当前线程的RunLoop。
可以看到都调用了_CFRunLoopGet0只不过参数传的为主线程或者当前线程。
然后我们看_CFRunLoopGet0
//根据线程获取runloop
CF_EXPORT CFRunLoopRef _CFRunLoopGet0(pthread_t t) {
//如果线程为空 默认为主线程
if (pthread_equal(t, kNilPthreadT)) {
t = pthread_main_thread_np();
}
__CFSpinLock(&loopsLock);
if (!__CFRunLoops) {
//runloop 和 线程对应表为空 则创建
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
CFMutableDictionaryRef dict = CFDictionaryCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, NULL, &kCFTypeDictionaryValueCallBacks);
//根据主线程创建runloop 并且放入dict
CFRunLoopRef mainLoop = __CFRunLoopCreate(pthread_main_thread_np());
CFDictionarySetValue(dict, pthreadPointer(pthread_main_thread_np()), mainLoop);
//原子操作将dict赋给__CFRunLoops
if (!OSAtomicCompareAndSwapPtrBarrier(NULL, dict, (void * volatile *)&__CFRunLoops)) {
CFRelease(dict);
}
CFRelease(mainLoop);
__CFSpinLock(&loopsLock);
}
// 根据线程获得对应的loop
CFRunLoopRef loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
__CFSpinUnlock(&loopsLock);
if (!loop) {
//如果t线程对应的loop不存在，创建新的runloop
CFRunLoopRef newLoop = __CFRunLoopCreate(t);
__CFSpinLock(&loopsLock);
// 将runloop 放入全局__CFRunLoops
loop = (CFRunLoopRef)CFDictionaryGetValue(__CFRunLoops, pthreadPointer(t));
if (!loop) {
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())) {
//判断是否为当前线程，如果是就注册一个回调，当线程销毁时，也销毁其对应的 RunLoop
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoop, (void *)loop, NULL);
if (0 == _CFGetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr)) {
_CFSetTSD(__CFTSDKeyRunLoopCntr, (void *)(PTHREAD_DESTRUCTOR_ITERATIONS-1), (void (*)(void *))__CFFinalizeRunLoop);
}
}
return loop;
}
代码比较简单，看著是应该可以明白了。
大概意思是如果传进来的线程为空，则默认为获取主线程的RunLoop。runLoop和线程被存在一个全局的字典__CFRunLoops中，如果__CFRunLoops不存在，则创建__CFRunLoops。然后根据线程创建出RunLoop，并且把线程和对应的RunLoop放在__CFRunLoops中。最后一句可以看出来，线程销毁，对应的RunLoop也会随着销毁。
然后就是最重要的RunLoop的运行过程。首先我们看入口函数
void CFRunLoopRun(void) { /* DOES CALLOUT */
int32_t result;
do {
result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
CHECK_FOR_FORK();
} while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}
SInt32 CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);
}
可以看到默认情况下是在kCFRunLoopDefaultMode模式下执行，或者可以使用CFRunLoopRunInMode来指定模式运行。
然后我们看CFRunLoopRunSpecific函数
SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) { /* DOES CALLOUT */
CHECK_FOR_FORK();
if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;
__CFRunLoopLock(rl);
// 根据modeName 获取模式
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
//如果mode里没有source/timer/observer,直接返回。
if (NULL == currentMode || __CFRunLoopModeIsEmpty(rl, currentMode, rl->_currentMode)) {
Boolean did = false;
if (currentMode) __CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
__CFRunLoopUnlock(rl);
return did ? kCFRunLoopRunHandledSource : kCFRunLoopRunFinished;
}
//volatile 数据可见性 每次都从内存直接取数据，编译器不优化
volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);
//取上一次运行的mode
CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
//本次mode赋值
rl->_currentMode = currentMode;
//初始化一个result为kCFRunLoopRunFinished
int32_t result = kCFRunLoopRunFinished;
/*
typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
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
};
*/
//即将进入循环
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
//即将退出循环
if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
__CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
__CFRunLoopPopPerRunData(rl, previousPerRun);
rl->_currentMode = previousMode;
__CFRunLoopUnlock(rl);
return result;
}
我们只看一个地方
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一目了然，如果RunLoop的mode中没有对应的输入源则立刻退出。
然后是最长的也是最重要的一个函数
//runloop进行循环
static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
//获取当前内核时间
uint64_t startTSR = mach_absolute_time();
//如果当前runLoop或者runLoopMode为停止状态的话直接返回
if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
return kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
return kCFRunLoopRunStopped;
}
//判断是否是第一次在主线程中启动RunLoop,如果是且当前RunLoop为主线程的RunLoop，那么就给分发一个队列调度端口
////如果在主线程 && runloop是主线程的runloop && 该mode是commonMode，则给mach端口赋值为主线程收发消息的端口
mach_port_name_t dispatchPort = MACH_PORT_NULL;//用来保存主队列(mainQueue)的端口。
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
//在ios中 port 事件能勾起 该执行
mach_port_name_t modeQueuePort = MACH_PORT_NULL;
// 如果运行模式的队列存在
if (rlm->_queue) {
//给当前mode分发队列端口
modeQueuePort = _dispatch_runloop_root_queue_get_port_4CF(rlm->_queue);
// 如果分发不成功，提示原因
if (!modeQueuePort) {
CRASH("Unable to get port for run loop mode queue (%d)", -1);
}
}
#endif
//gcd 管理的定时器 用于实现runloop 超时机制
dispatch_source_t timeout_timer = NULL;
struct __timeout_context *timeout_context = (struct __timeout_context *)malloc(sizeof(*timeout_context));
//立即超时
if (seconds <= 0.0) { // instant timeout
seconds = 0.0;
timeout_context->termTSR = 0ULL;
}
//seconds为超时时间，超时时执行__CFRunLoopTimeout函数
else if (seconds <= TIMER_INTERVAL_LIMIT) {
// 分配任务队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, DISPATCH_QUEUE_OVERCOMMIT);
// 当前任务队列的超时定时器
timeout_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
dispatch_retain(timeout_timer);
// 保存对应的数据到上下文
timeout_context->ds = timeout_timer;
timeout_context->rl = (CFRunLoopRef)CFRetain(rl);
timeout_context->termTSR = startTSR + __CFTimeIntervalToTSR(seconds);
// 设置定时器的上下文
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);
// 根据seconds计算超时时间
uint64_t ns_at = (uint64_t)((__CFTSRToTimeInterval(startTSR) + seconds) * 1000000000ULL);
// 设置source的超时时间
dispatch_source_set_timer(timeout_timer, dispatch_time(1, ns_at), DISPATCH_TIME_FOREVER, 1000ULL);
// 开始计时
dispatch_resume(timeout_timer);
} else { // infinite timeout
seconds = 9999999999.0;
timeout_context->termTSR = UINT64_MAX;
}
// 标记已经运行结束
Boolean didDispatchPortLastTime = true;
int32_t retVal = 0;
do {
//初始化一个存放内核消息的缓冲池
uint8_t msg_buffer[3 * 1024];
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
mach_msg_header_t *msg = NULL;
mach_port_t livePort = MACH_PORT_NULL;
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
HANDLE livePort = NULL;
Boolean windowsMessageReceived = false;
#endif
//记录了所有当前mode中需要监听的port,作为调用监听消息函数的参数。
__CFPortSet waitSet = rlm->_portSet;
//设置RunLoop为可以被唤醒状态
__CFRunLoopUnsetIgnoreWakeUps(rl);
//2.通知Observers:通知即将处理timer
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeTimers) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
//通知Observers:通知即将处理Source0(非port)。
if (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeSources) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);
//处理加入到runLoop中的block, 处理非延迟的主线程调用 由CFRunLoopPerformBlock加进来的block 可唤醒runloop
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
//执行source0中的源事件
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
//有事件处理返回true，没有事件返回false
if (sourceHandledThisLoop) {
//处理加入到runLoop中的block
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
//如果没有Sources0事件处理 并且 没有超时，poll为false
//如果有Sources0事件处理 或者 超时，poll都为true
//0ULL == timeout_context->termTSR 代表超时判断
Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);
//如果主线程runloop 端口存在、didDispatchPortLastTime为假(首次执行不会进入判断,因为didDispatchPortLastTime为true)
if (MACH_PORT_NULL != dispatchPort && !didDispatchPortLastTime) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
//__CFRunLoopServiceMachPort用于接受指定端口(一个也可以是多个)的消息,最后一个参数代表当端口无消息的时候是否休眠,0是立刻返回不休眠,TIMEOUT_INFINITY代表休眠
//处理通过GCD派发到主线程的任务,这些任务优先级最高会被最先处理
//如果有Source1,就直接跳转去处理消息。(文档说是检测source1,不过源码看来是检测dispatchPort---gcd端口事件)
if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0)) {
//如果端口有事件则跳转至handle_msg
goto handle_msg;
}
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
if (__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(NULL, &dispatchPort, 0, 0, &livePort, NULL)) {
goto handle_msg;
}
#endif
}
didDispatchPortLastTime = false;
//之前没有处理过source0或者没有超时,也没有source1消息,就让线程进入睡眠。
//通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopBeforeWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
// 标志当前runLoop为休眠状态
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
// do not do any user callouts after this point (after notifying of sleeping)
// Must push the local-to-this-activation ports in on every loop
// iteration, as this mode could be run re-entrantly and we don't
// want these ports to get serviced.
__CFPortSetInsert(dispatchPort, waitSet);
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
// 进入循环开始不断的读取端口信息,如果端口有唤醒信息则唤醒当前runLoop
do {
if (kCFUseCollectableAllocator) {
objc_clear_stack(0);
memset(msg_buffer, 0, sizeof(msg_buffer));
}
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
// 调用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。线程将进入休眠, 直到被下面某一个事件唤醒。
/// • 一个基于 port 的Source 的事件。
/// • 一个 Timer 到时间了
/// • RunLoop 自身的超时时间到了
/// • 被其他什么调用者手动唤醒
//如果poll为no,且waitset中无port有消息,线程进入休眠;否则唤醒
// 如果没有Sources0事件处理 并且 没有超时，poll为false
// __CFRunLoopServiceMachPort用于接受指定端口(一个也可以是多个)的消息,最后一个参数代表当端口无消息的时候是否休眠,0是立刻返回不休眠,TIMEOUT_INFINITY代表休眠
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
//livePort是modeQueuePort,则代表为当前mode队列的端口
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));
//知道Timer被激活了才跳出二级循环继续循环一级循环
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);
}
}
//如果livePort不为modeQueuePort,runLoop被唤醒。这代表__CFRunLoopServiceMachPort给出的livePort只有两种可能:一种情况为MACH_PORT_NULL,另一种为真正获取的消息的端口。
else {
// Go ahead and leave the inner loop.
break;
}
} while (1);
#else
if (kCFUseCollectableAllocator) {
objc_clear_stack(0);
memset(msg_buffer, 0, sizeof(msg_buffer));
}
msg = (mach_msg_header_t *)msg_buffer;
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY);
#endif
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
// Here, use the app-supplied message queue mask. They will set this if they are interested in having this run loop receive windows messages.
__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(waitSet, NULL, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, rlm->_msgQMask, &livePort, &windowsMessageReceived);
#endif
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
// Must remove the local-to-this-activation ports in on every loop
// iteration, as this mode could be run re-entrantly and we don't
// want these ports to get serviced. Also, we don't want them left
// in there if this function returns.
__CFPortSetRemove(dispatchPort, waitSet);
//忽略端口唤醒
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
// user callouts now OK again
//取消runloop的休眠状态
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
//通知 Observers:RunLoop的线程刚刚被唤醒了。
if (!poll && (rlm->_observerMask & kCFRunLoopAfterWaiting)) __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);
//处理端口消息
handle_msg:;
//设置此时runLoop忽略端口唤醒(保证线程安全)
__CFRunLoopSetIgnoreWakeUps(rl);
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
if (windowsMessageReceived) {
// These Win32 APIs cause a callout, so make sure we're unlocked first and relocked after
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
if (rlm->_msgPump) {
rlm->_msgPump();
} else {
MSG msg;
if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE | PM_NOYIELD)) {
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
}
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
sourceHandledThisLoop = true;
// To prevent starvation of sources other than the message queue, we check again to see if any other sources need to be serviced
// Use 0 for the mask so windows messages are ignored this time. Also use 0 for the timeout, because we're just checking to see if the things are signalled right now -- we will wait on them again later.
// NOTE: Ignore the dispatch source (it's not in the wait set anymore) and also don't run the observers here since we are polling.
__CFRunLoopSetSleeping(rl);
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
__CFRunLoopWaitForMultipleObjects(waitSet, NULL, 0, 0, &livePort, NULL);
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
__CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
// If we have a new live port then it will be handled below as normal
}
#endif
// 处理待处理的事件
if (MACH_PORT_NULL == livePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_NOTHING();
// handle nothing
}
//struct __CFRunLoop中有这么一项:__CFPort _wakeUpPort,用于手动将当前runloop线程唤醒,通过调用CFRunLoopWakeUp完成,CFRunLoopWakeUp会向_wakeUpPort发送一条消息
else if (livePort == rl->_wakeUpPort) {
//只有外界调用CFRunLoopWakeUp才会进入此分支,这是外部主动唤醒runLoop的接口
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_WAKEUP();//返回2重新循环
// do nothing on Mac OS
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
// Always reset the wake up port, or risk spinning forever
ResetEvent(rl->_wakeUpPort);
#endif
}
#if USE_DISPATCH_SOURCE_FOR_TIMERS
//如果是定时器事件
else if (modeQueuePort != MACH_PORT_NULL && livePort == modeQueuePort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
// Re-arm the next timer, because we apparently fired early
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
#endif
#if USE_MK_TIMER_TOO
//处理因timer的唤醒。
// 如果一个 Timer 到时间了,触发这个Timer的回调。
else if (rlm->_timerPort != MACH_PORT_NULL && livePort == rlm->_timerPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_TIMER();
// On Windows, we have observed an issue where the timer port is set before the time which we requested it to be set. For example, we set the fire time to be TSR 167646765860, but it is actually observed firing at TSR 167646764145, which is 1715 ticks early. The result is that, when __CFRunLoopDoTimers checks to see if any of the run loop timers should be firing, it appears to be 'too early' for the next timer, and no timers are handled.
// In this case, the timer port has been automatically reset (since it was returned from MsgWaitForMultipleObjectsEx), and if we do not re-arm it, then no timers will ever be serviced again unless something adjusts the timer list (e.g. adding or removing timers). The fix for the issue is to reset the timer here if CFRunLoopDoTimers did not handle a timer itself. 9308754
if (!__CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time())) {
// Re-arm the next timer
__CFArmNextTimerInMode(rlm, rl);
}
}
#endif
//如果是dispatch到main queue的block
else if (livePort == dispatchPort) {
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_DISPATCH();
__CFRunLoopModeUnlock(rlm);
__CFRunLoopUnlock(rl);
_CFSetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ, (void *)6, NULL);
#if DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
void *msg = 0;
#endif
//处理异步方法唤醒。处理gcd dispatch到main_queue的block,执行block。
/*有判断是否是在MainRunLoop,有获取Main_Queue 的port,并且有调用 Main_Queue 上的回调,这只能是是 GCD 主队列上的异步任务。即:dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block)产生的任务。
*/
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
_CFSetTSD(__CFTSDKeyIsInGCDMainQ, (void *)0, NULL);
__CFRunLoopLock(rl);
__CFRunLoopModeLock(rlm);
sourceHandledThisLoop = true;
didDispatchPortLastTime = true;
} else {
//处理Source1 (基于port)
CFRUNLOOP_WAKEUP_FOR_SOURCE();
// Despite the name, this works for windows handles as well
//过滤macPort消息,有一些消息不一定是runloop中注册的,这里只处理runloop中注册的消息,在rlm->_portToV1SourceMap通过macPort找有没有对应的runloopMode
CFRunLoopSourceRef rls = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(rl, rlm, livePort);
// 有source1事件待处理
if (rls) {
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
mach_msg_header_t *reply = NULL;
// 处理Source1
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
if (NULL != reply) {
//当前线程处理完source1,给发消息的线程反馈消息
(void)mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply->msgh_size, 0, MACH_PORT_NULL, 0, MACH_PORT_NULL);
CFAllocatorDeallocate(kCFAllocatorSystemDefault, reply);
}
#elif DEPLOYMENT_TARGET_WINDOWS
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls) || sourceHandledThisLoop;
#endif
}
}
#if DEPLOYMENT_TARGET_MACOSX || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED || DEPLOYMENT_TARGET_EMBEDDED_MINI
if (msg && msg != (mach_msg_header_t *)msg_buffer) free(msg);
#endif
__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
//进入run loop时传入的参数，处理完事件就返回
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
}
// 超出传入参数标记的超时时间了
else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
}
// 被外部调用者强制停止了
else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
__CFRunLoopUnsetStopped(rl);
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
rlm->_stopped = false;
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
}
// source/timer/observer一个都没有了
else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
// 如果没超时,mode里没空,loop也没被停止,那继续loop
} while (0 == retVal);
if (timeout_timer) {
dispatch_source_cancel(timeout_timer);
dispatch_release(timeout_timer);
} else {
free(timeout_context);
}
return retVal;
}
代码很长，但是基本上都有很详细的注释。
RunLoop其实就是一个do while 循环，当有需要处理事件时就处理，空闲时就进入休眠同时run有port事件注册，子循环就在对应的port端口等待事件来唤醒。然后超时时间是GCD 来实现的。
然后关于RunLoop的应用，引用YY大神的内容
AutoreleasePool
App启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer，其回调都是 _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 监视了两个事件： 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。这个 Observer 的 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。
手势识别
识别了一个手势时，其首先会调用 Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的 UIGestureRecognizer 标记为待处理。
苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting (Loop即将进入休眠) 事件，这个Observer的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其内部会获取所有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer，并执行GestureRecognizer的回调。
当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时，这个回调都会进行相应处理。
界面更新
当在操作 UI 时，比如改变了 Frame、更新了 UIView/CALayer 的层次时，或者手动调用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个 UIView/CALayer 就被标记为待处理，并被提交到一个全局的容器去。
苹果注册了一个 Observer 监听 BeforeWaiting(即将进入休眠) 和 Exit (即将退出Loop) 事件，回调去执行一个很长的函数：
_ZN2CA11Transaction17observer_callbackEP19__CFRunLoopObservermPv()。这个函数里会遍历所有待处理的 UIView/CAlayer 以执行实际的绘制和调整，并更新 UI 界面。
定时器
NSTimer 其实就是 CFRunLoopTimerRef，他们之间是 toll-free bridged 的。一个 NSTimer 注册到 RunLoop 后，RunLoop 会为其重复的时间点注册好事件。例如 10:00, 10:10, 10:20 这几个时间点。RunLoop为了节省资源，并不会在非常准确的时间点回调这个Timer。Timer 有个属性叫做 Tolerance (宽容度)，标示了当时间点到后，容许有多少最大误差。
如果某个时间点被错过了，例如执行了一个很长的任务，则那个时间点的回调也会跳过去，不会延后执行。就比如等公交，如果 10:10 时我忙着玩手机错过了那个点的公交，那我只能等 10:20 这一趟了。
PerformSelecter
当调用 NSObject 的 performSelecter:afterDelay: 来实现延迟执行，实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 RunLoop 中。所以如果当前线程没有 RunLoop，则这个方法会失效。
当调用 performSelector:onThread: 时，实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去，同样的，如果对应线程没有 RunLoop 该方法也会失效。
GCD
在看runloop执行过程的源码中，可以知道RunLoop 的超时时间就是使用 GCD 中的 dispatch_source_t来实现的。
当调用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 时，libDispatch 会向主线程的 RunLoop 发送消息，RunLoop会被唤醒，并从消息中取得这个 block，并在回调 CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE() 里执行这个 block。但这个逻辑仅限于 dispatch 到主线程，dispatch 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。
具体的框架除了AF2.x 使用的RunLoop来保活，还有一个百度的UITableView+FDTemplateLayoutCell 这个早起也是利用了RunLoop 来优化缓存行高的时机（ps：目前已经废弃）。还有一个是facebook的Texture,一个效率极高的渲染框架。有时间大家可以去看看源码。
