RunLoop
- runloop是事件的接受的分发机制的实现
- runloop提供一种异步执行代码的机制，不能并行执行任务
- 在主队列中，main Runloop直接配合任务的执行，负责处理UI事件， 定时器以及其他内核相关的事件
Runloop 的主要目的
- 保证程序执行时不会被系统终止
- 什么时候使用Runloop
- 当需要和该线程进行交互的时候才会使用Runloop
- 灭一个线程都有对应的的Runloop，但是默认的非主线程的Runloop是不执行，需要为Runloop添加至少一个事件源，然后去run。
- 一般情况下我们不去做这些，除非你要长久去检测单独线程中的某个事件
- Runloop，是线程进入好被线程用来响应事件以及调用事件处理函数的地方，需要在代码中使用控制语句实现Runloop的循环，需要代码提供while或者for来驱动Runloop在这个循环中，使用一个Runloop对象[NSRunLoop CurrentRunLoop]执行接收消息，调用对应的处理函数
Runloop接受两种数据源事件：Input 和timer Source
Input Source传递事件，通常是来自其他线程和不同线程和不同程序中的消息
Timer Source （定时器）传递同步事件（重复执行或者在特定时间上触发）
处理 input Source Runloop 也会产生一些关于本身的notification，注册Runloop的observe，可以接收这些notification，做一些额外的处理。（使用CoreFundation来成为Runloop的observe）
Runloop工作特点
当有时间发生时，Runloop会根据具体的事件类型通知相应程序作出相应
当没有事件发生时，Runloop会进入休眠状态，从而达到省电的目的
当事件再次发生时，Runloop会被唤醒，处理事件
Runloop组成
- 与线程和自动释放迟有关
- CFRunLoopRef构造：数据结构；创建与退出；mode切换和item依赖；Runloop启动
- CFRunLoopModeRef：数据结构（与CFRunLoopRef放一起了）；创建；类型；
- modeItems：
- CFRunLoopSourceRef：数据结构（source0/source1）；
- source0 ：
- source1 ：
- CFRunLoopSourceRef：数据结构（source0/source1）；
- CFRunLoopTimerRef：数据结构；创建与生效；相关类型（GCD的timer与CADisplayLink)
- CFRunLoopObserverRef：数据结构；创建与添加；监听的状态；
- Runloop内部逻辑：关键在两个判断点（是否睡觉，是否退出）
- 代码实现：
- 函数作用栈显示：
- Runloop本质：mach port和mach_msg()。
- 如何处理事件：
- 界面刷新：
- 手势识别：
- GCD任务：
- timer：（与CADisplayLink）
- 网络请求：
- 应用：
- 滑动与图片刷新；
- 常驻子线程，保持子线程一直处理事件
线程(创建)-->runloop将进入-->最高优先级OB创建释放池-->runloop将睡-->最低优先级OB销毁旧池创建新池-->runloop将退出-->最低优先级OB销毁新池-->线程(销毁)
RunLoop 的构造
CFRunLoopRef构造：
// runloop数据结构
struct __CFRunLoopMode {
CFStringRef _name; // Mode名字,
CFMutableSetRef _sources0; // Set<CFRunLoopSourceRef>
CFMutableSetRef _sources1; // Set<CFRunLoopSourceRef>
CFMutableArrayRef _observers; // Array<CFRunLoopObserverRef>
CFMutableArrayRef _timers; // Array<CFRunLoopTimerRef>
...
};
// mode数据结构
struct __CFRunLoop {
CFMutableSetRef _commonModes; // Set<CFStringRef>
CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set<Source/Observer/Timer>
CFRunLoopModeRef _currentMode; // Current Runloop Mode
CFMutableSetRef _modes; // Set<CFRunLoopModeRef>
...
};
创建与退出： model切换和item的依赖
-
主线程的runloop自动创建，子线程的runloop默认不创建（在子线程中调用NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop]; 获取RunLoop对象的时候，就会创建RunLoop）；
-
runloop退出的条件：app退出；线程关闭；设置最大时间到期；modeItem为空；
-
同一时间一个runloop只能在一个mode，切换mode只能退出runloop，再重进指定mode（隔离modeItems使之互不干扰）；
-
一个item可以加到不同mode；一个mode被标记到commonModes里（这样runloop不用切换mode）。
RunLoop 启动
-
用DefaultMode启动
void CFRunLoopRun(void) { CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false); } -
用指定的Mode启动，允许设置RunLoop最大时间（假无限循环），执行完毕是否退出
int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) { return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled); } -
RunLoop 自动创建对应的model，model 只能添加不能删除
添加model CFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);类型
- kCFRunLoopDefaultMode: 默认 mode，通常主线程在这个 Mode 下运行。
- UITrackingRunLoopMode: 追踪mode，保证Scrollview滑动顺畅不受其他 mode 影响。
- UIInitializationRunLoopMode: 启动程序后的过渡mode，启动完成后就不再使用。
- GSEventReceiveRunLoopMode: Graphic相关事件的mode，通常用不到。
- kCFRunLoopCommonModes: 占位mode，作为标记DefaultMode和CommonMode用。
modelItems
// 添加移除item的函数（参数：添加/移除哪个item到哪个runloop的哪个mode下） CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName); CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName); CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode); CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName); CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName); CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);CFRunLoopSourceRef：事件来源
按照官方文档CFRunLoopSourceRef为3类，但数据结构只有两类（？？？） Port-Based Sources:与内核端口相关 Custom Input Sources:与自定义source相关 Cocoa Perform Selector Sources:与PerformSEL方法相关）
CFRunLoopObserverRef：监听runloop状态，接收回调信息（常见于自动释放池创建销毁）
// 第一个参数用于分配该observer对象的内存空间
// 第二个参数用以设置该observer监听什么状态
// 第三个参数用于标识该observer是在第一次进入run loop时执行还是每次进入run loop处理时均执行
// 第四个参数用于设置该observer的优先级,一般为0
// 第五个参数用于设置该observer的回调函数
// 第六个参数observer的运行状态
CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {
// 执行代码
}
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
};
Runloop内部逻辑：关键在两个判断点（是否睡觉，是否退出）
int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {
// 0.1 根据modeName找到对应mode
CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);
// 0.2 如果mode里没有source/timer/observer, 直接返回。
if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;
// 1.1 通知 Observers: RunLoop 即将进入 loop。---（OB会创建释放池）
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);
// 1.2 内部函数，进入loop
__CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {
Boolean sourceHandledThisLoop = NO;
int retVal = 0;
do {
// 2.1 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Timer 回调。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);
// 2.2 通知 Observers: RunLoop 即将触发 Source0 (非port) 回调。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);
// 执行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
// 2.3 RunLoop 触发 Source0 (非port) 回调。
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);
// 执行被加入的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
// 2.4 如果有 Source1 (基于port) 处于 ready 状态，直接处理这个 Source1 然后跳转去处理消息。
if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {
Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)
if (hasMsg) goto handle_msg;
}
// 3.1 如果没有待处理消息，通知 Observers: RunLoop 的线程即将进入休眠(sleep)。--- (OB会销毁释放池并建立新释放池)
if (!sourceHandledThisLoop) {
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);
}
// 3.2. 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Source1 的事件。
// - 一个 Timer 到时间了
// - RunLoop 启动时设置的最大超时时间到了
// - 被手动唤醒
__CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {
mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg
}
// 3.3. 被唤醒，通知 Observers: RunLoop 的线程刚刚被唤醒了。
__CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);
// 4.0 处理消息。
handle_msg:
// 4.1 如果消息是Timer类型，触发这个Timer的回调。
if (msg_is_timer) {
__CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())
}
// 4.2 如果消息是dispatch到main_queue的block，执行block。
else if (msg_is_dispatch) {
__CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
}
// 4.3 如果消息是Source1类型，处理这个事件
else {
CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);
sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);
if (sourceHandledThisLoop) {
mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);
}
}
// 执行加入到Loop的block
__CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);
// 5.1 如果处理事件完毕，启动Runloop时设置参数为一次性执行,设置while参数退出Runloop
if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
// 5.2 如果启动Runloop时设置的最大运转时间到期，设置while参数退出Runloop
} else if (timeout) {
retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
// 5.3 如果启动Runloop被外部调用强制停止，设置while参数退出Runloop
} else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {
retVal = kCFRunLoopRunStopped;
// 5.4 如果启动Runloop的modeItems为空，设置while参数退出Runloop
} else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {
retVal = kCFRunLoopRunFinished;
}
// 5.5 如果没超时，mode里没空，loop也没被停止，那继续loop，回到第2步循环。
} while (retVal == 0);
}
// 6. 如果第6步判断后loop退出，通知 Observers: RunLoop 退出。--- (OB会销毁新释放池)
__CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);
}
一步一步写具体的实现逻辑过于繁琐不便理解，按Runloop状态大致分为：
- Entry：通知OB（创建pool）；
- 执行阶段：按顺序通知OB并执行timer，source0；若有source1执行source1；
- 休眠阶段：利用mach_msg判断进入休眠，通知OB（pool的销毁重建）；被消息唤醒通知OB；
- 执行阶段：按消息类型处理事件；
- 判断退出条件：如果符合退出条件（一次性执行，超时，强制停止，modeItem为空）则退出，否则回到第2阶段；
- Exit：通知OB（销毁pool）
Runloop本质：mach port和mach_msg()。
Mach是XNU的内核，进程、线程和虚拟内存等对象通过端口发消息进行通信，Runloop通过mach_msg()函数发送消息，如果没有port 消息，内核会将线程置于等待状态 mach_msg_trap() 。如果有消息，判断消息类型处理事件，并通过modeItem的callback回调。
Runloop有两个关键判断点，一个是通过msg决定Runloop是否等待，一个是通过判断退出条件来决定Runloop是否循环。
如何处理事件
1.界面处理
- 当UI改变（ Frame变化、 UIView/CALayer 的继承结构变化等）时，或手动调用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，这个 UIView/CALayer 就被标记为待处理。
- 苹果注册了一个用来监听BeforeWaiting和Exit的Observer，在它的回调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。
- 事件响应
- 当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃/加速等)发生后，首先由 IOKit.framework 生成一个 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收， 随后由mach port 转发给需要的App进程。
- 苹果注册了一个 Source1 (基于 mach port 的) 来接收系统事件，通过回调函数触发Sourece0（所以UIEvent实际上是基于Source0的），调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。
- _UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行处理或分发，其中包括识别 UIGesture/处理屏幕旋转/发送给 UIWindow 等。
- 手势识别
- 如果上一步的 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别到是一个guesture手势，会调用Cancel方法将当前的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，其回调函数为_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。
4.GCD任务
- 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，并在回调里执行这个 block。Runloop只处理主线程的block，dispatch 到其他线程仍然是由 libDispatch 处理的。
RunTime
Runtime就是系统在运行的时候的一种机制，其中最重要的就是消息机制，对于C语言，函数的调用在编译的时候就会决定调用那个函数C语言的函数调用请看这里
）。编译完成之后直接顺序执行，无任何二义性。OC的函数调用成为消息发送。属于动态调用过程。在编译的时候并不能决定真正调用哪个函数（事实证明，在编
译阶段，OC可以调用任何函数，即使这个函数并未实现，只要申明过就不会报错。而C语言在编译阶段就会报错）。只有在真正运行的时候才会根据函数的名称找
到对应的函数来调用。
- 封装：在这个库中，对象可以用C语言中的结构体表示，而方法可以用C函数来实现，另外再加上了一些额外的特性。这些结构体和函数被runtime函数封装后，我们就可以在程序运行时创建，检查，修改类、对象和它们的方法了。
Runtime主要实现思路
实例对象instance->类class->方法method（->SEL->IMP）->实现函数
实例对象只存放ISA指针和实例变量，由ISA指针找到所属类，类维护一个运行时可接收的方法列表；方法列表中的每个入口是一个方法(Method)，其中key是一个特定名称，即选择器(SEL)，其对应一个指向底层C实现函数的指针，即实现(IMP)，。运行时机制最关键核心是objc_msgSend函数，通过给target（类）发送selecter（SEL）来传递消息，找到匹配的IMP，指向实现的C函数。
由于OC的运行时动态特性，在编译之后可以在运行时通过C操作函数，动态地创建修改类信息，动态绑定方法和重写实现，灵活地实现一些自定义功能。
在oc中消息机制如何调用
