一.Runloop是什么

如果说RunTime是OC语言的动态特性的实现技术，那么Runloop则是iOS中线程内的事件调度模型。

Runloop的本质就是一个循环代码，只是这个循环会根据是事件驱动的。意味着在没有事件触发的时候，app是不会占用cpu资源的。由此来达到app内部的事件的有效调度。

在Runloop中接受两种事件源：Input Source和Timer Source。

其中 Input Source又可以分为三类：

Port-Based Sources，系统底层的 Port 事件，例如 CFSocketRef ，在应用层基本用不到。
Custom Input Sources，用户手动创建的 Source。
Cocoa Perform Selector Sources，Cocoa 提供的performSelector系列方法，也是一种事件源。

Timer Source顾名思义就是指定时器事件了(NSTimer)。

二.Runloop 与线程的关系

Runloop和线程是绑定在一起的。
每个线程（包括主线程）都有一个对应的 Runloop 对象。
线程执行了这个函数后，就会一直处于这个函数内部 “接受消息->等待->处理” 的循环中，直到这个循环结束（比如传入 quit 的消息），函数返回。
我们并不能自己创建 Runloop 对象，但是可以获取到系统提供的Runloop对象（系统帮我们为每个线程创建了Runloop，除了主线程以外默认是不运行的，所以在其他线程使用NSTimer就需要手动开启该线程的Runloop）。

/// 全局的Dictionary，key 是 pthread_t， value 是 CFRunLoopRef
static CFMutableDictionaryRef loopsDic;
/// 访问 loopsDic 时的锁
static CFSpinLock_t loopsLock;

/// 获取一个 pthread 对应的 RunLoop。
CFRunLoopRef _CFRunLoopGet(pthread_t thread) {
    OSSpinLockLock(&loopsLock);

    if (!loopsDic) {
        // 第一次进入时，初始化全局Dic，并先为主线程创建一个 RunLoop。
        loopsDic = CFDictionaryCreateMutable();
        CFRunLoopRef mainLoop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, pthread_main_thread_np(), mainLoop);
    }

    /// 直接从 Dictionary 里获取。
    CFRunLoopRef loop = CFDictionaryGetValue(loopsDic, thread));

    if (!loop) {
        /// 取不到时，创建一个
        loop = _CFRunLoopCreate();
        CFDictionarySetValue(loopsDic, thread, loop);
        /// 注册一个回调，当线程销毁时，顺便也销毁其对应的 RunLoop。
        _CFSetTSD(..., thread, loop, __CFFinalizeRunLoop);
    }

    OSSpinLockUnLock(&loopsLock);
    return loop;
}

CFRunLoopRef CFRunLoopGetMain() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_main_thread_np());
}

CFRunLoopRef CFRunLoopGetCurrent() {
    return _CFRunLoopGet(pthread_self());
}

二.Runloop的执行单位:Runloop Mode

一个RunLoop以单个Mode为执行单位，一个 RunLoop 包含若干个 Mode，每个 Mode 又包含若干个Source/Timer/Observer。每次调用 RunLoop 的主函数时，只能指定其中一个Mode，这个Mode被称作CurrentMode。

如果需要切换 Mode，只能退出 Loop，再重新指定一个 Mode 进入。这样做主要是为了分隔开不同组的Source/Timer/Observer，让其互不影响。

苹果文档中提到的 Mode 有五个，分别是：

NSDefaultRunLoopMode
NSConnectionReplyMode
NSModalPanelRunLoopMode
NSEventTrackingRunLoopMode
NSRunLoopCommonModes

iOS 中公开暴露出来的只有 NSDefaultRunLoopMode 和 NSRunLoopCommonModes。NSRunLoopCommonModes 实际上是一个 Mode 的集合，默认包括 NSDefaultRunLoopMode 和 NSEventTrackingRunLoopMode。

系统提供的很多API是基于上诉的几种Mode来实现的，用户是无法实现一个完整的Mode（也没有必要）。使用事件调度模型的好处在于提高线程的利用率，我们要实现添加一个自定义事件到Runloop中有两种方法：自定义Input Source和使用performSelector系列API。

performSelector:OnThread

performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:  
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:

performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:  
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:

performSelector:withObject:afterDelay:  
performSelector:withObject:afterDelay:inModes:

cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:  
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object:

perform selector请求会在目标线程上序列化，减缓在单个线程上容易引起的同步问题。perform selector执行完后会自动清除出run loop。值得注意的是，由于它是运行在runloop之上的所以在runloop在未开始运行的时候是不会去执行的。

自定义Input Source

参考：Runloop文档

二.Runloop Mode的内部逻辑

实际上 RunLoop 内部是一个 do-while 循环。当你调用 CFRunLoopRun() 时，线程就会一直停留在这个循环里，直到超时或被手动停止，该函数才会返回。

三.Runloop 的常见应用

NSTimer

NSTimer是一个使用Timer Source作为输入源来实现的定时器（底层基于使用mk_timer实现）。NSTimer定时器的触发正是基于RunLoop运行的，所以使用NSTimer之前必须注册到RunLoop，但是RunLoop为了节省资源并不会在非常准确的时间点调用定时器，如果一个任务执行时间较长，那么当错过一个时间点后只能等到下一个时间点执行，并不会延后执行（NSTimer提供了一个tolerance属性用于设置宽容度，如果确实想要使用NSTimer并且希望尽可能的准确，则可以设置此属性）。

我们日常使用的时候，通常就是加入到当前的 Runloop的default mode中，而 ScrollView 在用户滑动时，主线程 RunLoop会转到 UITrackingRunLoopMode，也就是Runloop的Mode进行了切换，位于default mode的定时器就不能工作了。

有如下两种解决方案：

第一种: 设置RunLoop Mode，例如NSTimer,我们指定它运行于 NSRunLoopCommonModes，这是一个Mode的集合。注册到这个 Mode 下后，无论当前 runLoop 运行哪个 mode ，事件都能得到执行。
第二种: 另一种解决Timer的方法是，我们在另外一个线程执行和处理 Timer 事件，然后在主线程更新UI。

AutoreleasePool

AutoreleasePool是Objective-C中内存管理的一种方法。AutoreleasePool与RunLoop并没有直接的关系，之所以将两个话题放到一起讨论最主要的原因是因为在iOS应用启动后会注册两个Observer管理和维护AutoreleasePool。也就是AutoreleasePool所实现的内存自动释放是运行在Runloop之上的。

UI更新

App在启动的时候会向Runloop里面注册一个Observer专门用于监听UI变化的更新。比如修改了frame、调整了UI层（UIView/CALayer）或者手动设置了setNeedsDisplay/setNeedsLayout之后就会将这些操作提交到全局容器。而这个Observer监听了主线程RunLoop的即将进入休眠和退出状态，一旦进入这两种状态则会遍历所有的UI更新并提交进行实际绘制更新。

NSURLConnection

一旦NSURLConnection设置了delegate会立即创建一个线程com.apple.NSURLConnectionLoader，同时内部启动RunLoop并在NSDefaultMode模式下添加4个Source0。其中CFHTTPCookieStorage用于处理cookie ;CFMultiplexerSource负责各种delegate回调并在回调中唤醒delegate内部的RunLoop（通常是主线程）来执行实际操作。

Runloop