1. RunLoop 简介

1.1 什么是 RunLoop？

可以理解为字面意思：Run 表示运行，Loop 表示循环。结合在一起就是运行的循环的意思。哈哈，我更愿意翻译为『跑圈』。直观理解就像是不停的跑圈。

• RunLoop 实际上是一个对象，这个对象在循环中用来处理程序运行过程中出现的各种事件（比如说触摸事件、UI刷新事件、定时器事件、Selector事件），从而保持程序的持续运行。
• RunLoop 在没有事件处理的时候，会使线程进入睡眠模式，从而节省 CPU 资源，提高程序性能。

1.2 RunLoop 和线程

RunLoop 和线程是息息相关的，我们知道线程的作用是用来执行特定的一个或多个任务，在默认情况下，线程执行完之后就会退出，就不能再执行任务了。这时我们就需要采用一种方式来让线程能够不断地处理任务，并不退出。所以，我们就有了 RunLoop。

1. 一条线程对应一个RunLoop对象，每条线程都有唯一一个与之对应的 RunLoop 对象。
2. RunLoop 并不保证线程安全。我们只能在当前线程内部操作当前线程的 RunLoop 对象，而不能在当前线程内部去操作其他线程的 RunLoop 对象方法。
3. RunLoop 对象在第一次获取 RunLoop 时创建，销毁则是在线程结束的时候。
4. 主线程的 RunLoop 对象系统自动帮助我们创建好了（原理如 1.3 所示），而子线程的 RunLoop对象需要我们主动创建和维护。

1.3 默认情况下主线程的 RunLoop 原理

我们在启动一个iOS程序的时候，系统会调用创建项目时自动生成的 main.m 的文件。main.m文件如下所示：

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

其中 UIApplicationMain 函数内部帮我们开启了主线程的 RunLoop，UIApplicationMain 内部拥有一个无限循环的代码，只要程序不退出/崩溃，它就一直循环。上边的代码中主线程开启 RunLoop 的过程可以简单的理解为如下代码：

int main(int argc, char * argv[]) {        
    BOOL running = YES;
    do {
        // 执行各种任务，处理各种事件
        // ......
    } while (running);  // 判断是否需要退出

    return 0;
}

从上边可看出，程序一直在 do-while 循环中执行，所以 UIApplicationMain 函数一直没有返回，我们在运行程序之后程序不会马上退出，会保持持续运行状态。

下图是苹果官方给出的 RunLoop 模型图。

 

官方 RunLoop 模型图

从上图中可以看出，RunLoop 就是线程中的一个循环，RunLoop 会在循环中会不断检测，通过 Input sources（输入源）和 Timer sources（定时源）两种来源等待接受事件；然后对接受到的事件通知线程进行处理，并在没有事件的时候让线程进行休息。

2. RunLoop 相关类

下面我们来了解一下Core Foundation框架下关于 RunLoop 的 5 个类，只有弄懂这几个类的含义，我们才能深入了解 RunLoop 的运行机制。

1. CFRunLoopRef：代表 RunLoop 的对象
2. CFRunLoopModeRef：代表 RunLoop 的运行模式
3. CFRunLoopSourceRef：就是 RunLoop 模型图中提到的输入源 / 事件源
4. CFRunLoopTimerRef：就是 RunLoop 模型图中提到的定时源
5. CFRunLoopObserverRef：观察者，能够监听 RunLoop 的状态改变

下边详细讲解下几种类的具体含义和关系。

先来看一张表示这 5 个类的关系图帮助理解（来源：http://blog.ibireme.com/2015/05/18/runloop/）。

 

RunLoop相关类关系图

接着来讲解这 5 个类的相互关系：

一个RunLoop对象（CFRunLoopRef）中包含若干个运行模式（CFRunLoopModeRef）。而每一个运行模式下又包含若干个输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef）。

• 每次 RunLoop 启动时，只能指定其中一个运行模式（CFRunLoopModeRef），这个运行模式（CFRunLoopModeRef）被称作当前运行模式（CurrentMode）。
• 如果需要切换运行模式（CFRunLoopModeRef），只能退出当前 Loop，再重新指定一个运行模式（CFRunLoopModeRef）进入。
• 这样做主要是为了分隔开不同组的输入源（CFRunLoopSourceRef）、定时源（CFRunLoopTimerRef）、观察者（CFRunLoopObserverRef），让其互不影响 。

下边我们来详细讲解下这五个类：

2.1 CFRunLoopRef 类

CFRunLoopRef 是 Core Foundation 框架下 RunLoop 对象类。我们可通过以下方式来获取 RunLoop 对象：

• Core Foundation
  • CFRunLoopGetCurrent(); // 获得当前线程的 RunLoop 对象
  • CFRunLoopGetMain(); // 获得主线程的 RunLoop 对象

当然，在Foundation 框架下获取 RunLoop 对象类的方法如下：

• Foundation
  • [NSRunLoop currentRunLoop]; // 获得当前线程的 RunLoop 对象
  • [NSRunLoop mainRunLoop]; // 获得主线程的 RunLoop 对象

2.2 CFRunLoopModeRef

系统默认定义了多种运行模式（CFRunLoopModeRef），如下：

1. kCFRunLoopDefaultMode：App的默认运行模式，通常主线程是在这个运行模式下运行
2. UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件（用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他Mode影响）
3. UIInitializationRunLoopMode：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. GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统内部事件，通常用不到
5. kCFRunLoopCommonModes：伪模式，不是一种真正的运行模式（后边会用到）

其中kCFRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode、kCFRunLoopCommonModes是我们开发中需要用到的模式，具体使用方法我们在 2.3 CFRunLoopTimerRef 中结合CFRunLoopTimerRef来演示说明。

2.3 CFRunLoopTimerRef

CFRunLoopTimerRef是定时源（RunLoop模型图中提到过），理解为基于时间的触发器，基