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RunLoop是iOS線程相關的比較重要的一個概念，無論是主線程還是子線程，都對應一個RunLoop，如果沒有RunLoop，線程會馬上被系統回收。本文主要CFRunLoop的源碼解析，並簡單闡述一下CFRunLoop的原理。 CFRunLoop是開源的，開源地址在：http://opensour ...

RunLoop是iOS線程相關的比較重要的一個概念，無論是主線程還是子線程，都對應一個RunLoop，如果沒有RunLoop，線程會馬上被系統回收。

本文主要CFRunLoop的源碼解析，並簡單闡述一下CFRunLoop的原理。

CFRunLoop是開源的，開源地址在：http://opensource.apple.com/tarballs/CF/

先看一張圖，這是主線程的RunLoop調用函數截圖：

我們找到相應的CFRunLoop源碼：

void CFRunLoopRun(void) {    /* DOES CALLOUT */
    int32_t result;
    do {
        result = CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);
        CHECK_FOR_FORK();
    } while (kCFRunLoopRunStopped != result && kCFRunLoopRunFinished != result);
}

可以看到，系統建立了一個do while迴圈，當狀態在stop或者finished時，就會退出迴圈，RunLoop會結束，線程會被回收。

註：1.0e10，這個表示1.0乘以10的10次方，這個參數主要是規定RunLoop的時間，傳這個時間，表示線程常駐。

SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {     /* DOES CALLOUT */
    CHECK_FOR_FORK();
    if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return kCFRunLoopRunFinished;
    __CFRunLoopLock(rl);
    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(rl, modeName, false);
    if (NULL == currentMode || __CFRunLoopModeIsEmpty(rl, currentMode, rl->_currentMode)) {
        Boolean did = false;
        if (currentMode) __CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
        __CFRunLoopUnlock(rl);
        return did ? kCFRunLoopRunHandledSource : kCFRunLoopRunFinished;
    }
    volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);
    CFRunLoopModeRef previousMode = rl->_currentMode;
    rl->_currentMode = currentMode;
    int32_t result = kCFRunLoopRunFinished;

    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    result = __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
    if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopExit ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);

    __CFRunLoopModeUnlock(currentMode);
    __CFRunLoopPopPerRunData(rl, previousPerRun);
    rl->_currentMode = previousMode;
    __CFRunLoopUnlock(rl);
    return result;
}

先執行：__CFRunLoopFindMode，查找是否有Mode

如果有則返回找到的。
如果沒有，且不需要創建，則返回NULL。
如果沒有，需要創建，則新建一個Mode。

看代碼標註：

/* call with rl locked, returns mode locked */
static CFRunLoopModeRef __CFRunLoopFindMode(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, Boolean create) {
    CHECK_FOR_FORK();
    CFRunLoopModeRef rlm;
    struct __CFRunLoopMode srlm;
    memset(&srlm, 0, sizeof(srlm));
    _CFRuntimeSetInstanceTypeIDAndIsa(&srlm, __kCFRunLoopModeTypeID);
    srlm._name = modeName;
    rlm = (CFRunLoopModeRef)CFSetGetValue(rl->_modes, &srlm);
    if (NULL != rlm) {  //如果有則返回
        __CFRunLoopModeLock(rlm);
        return rlm;
    }
    if (!create) {    //情況2
        return NULL;
    }
    //情況3
    rlm = (CFRunLoopModeRef)_CFRuntimeCreateInstance(kCFAllocatorSystemDefault, __kCFRunLoopModeTypeID, sizeof(struct __CFRunLoopMode) - sizeof(CFRuntimeBase), NULL);
    if (NULL == rlm) {
        return NULL;
    }
....//後面為創建一個Mode並賦初始值

__CFRunLoopMode是什麼

__CFRunLoopMode我自己理解為一種運行類型，它表示了當前線程運行在哪種類型下，會被哪種類型的事件喚醒。就好比你在程式中設置一個定時器Timer，運行在DefaultMode下，但是如果你滑動UIScrollview，系統會將當前線程的Mode改為UITrackingRunLoopMode，這時你的Timer就不會得到調用，因為當前線程的Mode和你Timer的Mode不同。當然，如果你想無論在哪種Mode下，Timer都想得到調用的話，你需要將Mode設置為CommonMode。

那麼，為什麼要這樣設計呢？我理解為這樣設計更為靈活。你可以指定事件需要在當前RunLoop是什麼Mode的時候被調用，跟上面舉的例子一樣。

系統提供了對應於__CFRunLoopMode的五種類型到NSRunloopMode中：

NSDefaultRunLoopMode，預設模式，在Run Loop沒有指定Mode的時候，預設就跑在Default Mode下
NSConnectionReplyMode，用來監聽處理網路請求NSConnection的事件
NSModalPanelRunLoopMode，OS X的Modal面板事件
UITrackingRunLoopMode，拖動事件
NSRunLoopCommonModes，是一個模式集合，當綁定一個事件源到這個模式集合的時候就相當於綁定到了集合內的每一個模式

我們經常在代碼中使用的是NSDefaultRunLoopMode和NSRunLoopCommonModes。你也可以使用自定義的Mode。

__CFRunLoopMode包含了什麼及其作用

__CFRunLoopMode的結構體中包含了：Source0，Source1，Observers，Timers，Ports等。

Source0：處理App內部事件，如UIEvent、CFSocket，對應（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION）這個函數。

Source1：由RunLoop和內核管理，Mach port驅動，如CFMachPort、CFMessagePort。對應（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION）這個函數。

Observers：主要負責修改RunLoop的狀態。狀態包括：

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU
};

Timers：負責讓App響應NSTimers，延遲的perform事件，對應（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION）這個函數。我們可以在viewDidLoad裡面加入如下代碼：

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
[timer fire];

- (void)test{
    NSLog(@"abc");
}

可以得到如下圖：

這裡簡單介紹下DoTimers和DoTimer兩個函數。DoTimers是一個for迴圈，在for迴圈裡面調用DoTimer。然後調用CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION，這個函數代碼很簡單，就是調用NSTimer或者Perform的回調。

Ports：port是用來做進程或者線程間通信的，分為CFMachPort, CFMessagePort, CFSocketPort，詳細介紹可以看這篇文章

再接著代碼往下看：

volatile _per_run_data *previousPerRun = __CFRunLoopPushPerRunData(rl);

_per_run_data是用來描述當前CFRunLoop的狀態的，有三種狀態：初始狀態，wake，stop三種。註意到 volatile 這個關鍵字，它的意思是告訴編譯器不要優化這個變數，要每次都從記憶體中讀取該變數。

接著往下：

if (currentMode->_observerMask & kCFRunLoopEntry ) __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);

通知觀察者開始進入RunLoop。主要是通過（CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION）這個函數來完成。

接下來就要進入__CFRunLoopRun這個核心函數了。這個函數比較複雜，跟port相關的就忽略不講了。

dispatch_source_t timeout_timer = NULL;
    struct __timeout_context *timeout_context = (struct __timeout_context *)malloc(sizeof(*timeout_context));
    if (seconds <= 0.0) { // instant timeout
        seconds = 0.0;
        timeout_context->termTSR = 0ULL;
    } else if (seconds <= TIMER_INTERVAL_LIMIT) {
        dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, DISPATCH_QUEUE_OVERCOMMIT);
        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);
        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;
    }

這一段邏輯比較清晰，使用GCD建立一個定時任務，在指定的時間內，使用__CFRunLoopTimeOut喚醒RunLoop。因為使用了DISPATCH_TIME_FOREVER，所以__CFRunLoopTimeOut只會調用一次。

__CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm); //執行RunLoop中的block
Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
if (sourceHandledThisLoop) {
   __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
}
//執行Mode裡面的Source0的事件，如perform，uievent等//不知道為什麼__CFRunLoopDoBlocks要執行兩次

後續會有兩次狀態的改變：kCFRunLoopBeforeWaiting和kCFRunLoopAfterWaiting，接著就是跟port相關的了，就不寫了。

最後一段：

if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
    // 進入loop時參數說處理完事件就返回。
    retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
} else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
    // 超出傳入參數標記的超時時間了
    retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
} else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
    // 被外部調用者強制停止了
    __CFRunLoopUnsetStopped(rl);
    retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (rlm->_stopped) {
    rlm->_stopped = false;
    retVal = kCFRunLoopRunStopped;
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
    // source/timer/observer一個都沒有了
    retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}

總體來講，RunLoop比較基礎但是也是比較複雜，在閱讀源碼的過程中也遇到不少疑惑，有些疑惑可能需要在後續的研究中才能慢慢發現答案。