一、前言

• 因為RunLoop的原始碼涉及到C語言，所以比較抽象。
• 在蘋果網站上下載 RunLoop 的原始碼，地址為：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/
• 找到 CFRunLoop.c 檔案，進行學習。
• 需要找到RunLoop 的入口檔案，也就是上個筆記上寫的 ‘通知Observers：進入Loop’ 這句話。

二、如何找到 RunLoop 的入口

1. 新建一個iOS專案，在ViewController.m 檔案中 寫一個 touchesBegan:withEvent 方法，在這個方法中打上斷點.
2. 為何在 這個方法中打上斷點，因為 點選事件就是由 RunLoop來處理的。在這個方法中打上斷點，就可以看到到底是RunLoop的哪一個函式來進行呼叫的。也就是要在 這個方法中看下函式呼叫棧。
3. 函式呼叫棧
   
4. 可以看到函式呼叫棧是從下往上開始查詢的。最開始的入口是 UIApplicationMain, 依次是：GSEventRunModal、CFRunLoopRunSpecific、__CFRunLoopRun、__CFRunLoopDoSources0、__CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__、直到 呼叫 touchesBegan:withEvent:方法
5. 我們可以在runloop.c檔案中查詢 CFRunLoopRunSpecific函式。也就是 用 CFRunLoopRunSpecific
   函式當 runloop的入口。
6. 可以在CFRunLoop.c檔案中搜索到函式： SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled)

三、理順 CFRunLoopRunSpecific 函式的流程
注： 只保留 CFRunLoopRunSpecific 中主要的程式碼。

SInt32 CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopRef rl, CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean returnAfterSourceHandled) {     /* DOES CALLOUT */
    
    // 通知 Observers: 進入 Loop
    // currentMode : 進入到某種模式
    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopEntry);
    
    // 具體要做的事情
    // __CFRunLoopRun 這個可以在函式棧中看到。
	result  == __CFRunLoopRun(rl, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled, previousMode);
    
    // 通知 Observers： 退出 Loop
     __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);

    return result;
}
 

四、__CFRunLoopRun 函式做了哪些事情

1. 在這個函式中你會看到一個 do { ... ... } while(0 == retVal)的迴圈。這個迴圈的含義是，如果 do 後面的大括號 裡面的程式碼返回值等於 0 （也就是 while 條件成立的話），會一直執行 do 裡面的程式碼
2. 如果 條件一直成立，它就會一直迴圈的做do裡面的事情。
3. do while 迴圈 裡面的內容，就是 runloop 具體要做的事情

static int32_t __CFRunLoopRun(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopModeRef rlm, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle, CFRunLoopModeRef previousMode) {
    
    int32_t retVal = 0;
    
    do {

        // 通知 Observers： 即將處理 Timers
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeTimers);
        
        // 通知 Observers： 即將處理Sources
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeSources);

        // 處理 blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);

        // 處理 source0
        Boolean sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(rl, rlm, stopAfterHandle);
        // 如果返回 Yes ，再次處理blcoks
        if (sourceHandledThisLoop) {
            // 處理 blocks
            __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
        }
        
        Boolean poll = sourceHandledThisLoop || (0ULL == timeout_context->termTSR);

        // 判斷 有沒有 Sources1
        if (__CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, 0, &voucherState, NULL)) {
            // 如果有 Sources1， 就跳轉到 handle_msg
            goto handle_msg;
        }

        didDispatchPortLastTime = false;

        // 通知 Observers： 即將休眠
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopBeforeWaiting);
        __CFRunLoopSetSleeping(rl);
	
        do {
            // 等待別的訊息來喚醒當前執行緒
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
            // 如果沒有訊息來喚醒，就會阻塞在這裡。一直等到訊息來喚醒才會往下執行程式碼。
        } while (1);
        
        __CFRunLoopUnsetSleeping(rl);
        // 通知 Observers:結束休眠
        __CFRunLoopDoObservers(rl, rlm, kCFRunLoopAfterWaiting);

    handle_msg:
       if (被timer喚醒) {
           // 處理 Timers
           __CFRunLoopDoTimers(rl, rlm, mach_absolute_time());
        } else if (被 GCD 喚醒) {
           // 處理 GCD
            __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);
        } else {// 被 Source1 喚醒
            // 處理 Source1
            __CFRunLoopDoSource1(rl, rlm, rls, msg, msg->msgh_size, &reply) || sourceHandledThisLoop;
        }
        // 處理 blocks
        __CFRunLoopDoBlocks(rl, rlm);
        
        // 設定返回值
        if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {
            retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;
            } else if (timeout_context->termTSR < mach_absolute_time()) {
                retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;
        } else if (__CFRunLoopIsStopped(rl)) {
                __CFRunLoopUnsetStopped(rl);
            retVal = kCFRunLoopRunStopped;
        } else if (rlm->_stopped) {
            rlm->_stopped = false;
            retVal = kCFRunLoopRunStopped;
        } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(rl, rlm, previousMode)) {
            retVal = kCFRunLoopRunFinished;
        }
        
    } while (0 == retVal);

    return retVal;
}

五、 RunLoop 每個階段裡面所呼叫的函式

每一個步驟裡面都會呼叫一個很長的方法，這個方法是處理 UIKit 的。
01、通知Observers：進入Loop：

• __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__

04、處理Blocks：

• __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__

08、通知Observers：結束休眠（被某個訊息喚醒）

• 01> 處理Timer:
  • __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__
• 02> 處理GCD Async To Main Queue :
  • __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__
• 03> 處理Source1 :
  • __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__

09、處理Blocks

• __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__

例如：
(一)、 NSTimer

• 當到了_CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__,在上面的 #1 則是 Foundation 框架的 NSFireTimer 了。
  

(二)、特殊的GCD

• 一般來說 GCD 有自己的邏輯來處理。
• GCD 有很多東西是不依賴 RunLoop 處理的。
• 也就是說： GCD 是 GCD ; RunLoop 是 RunLoop 。 他們是分開的。
• 但GCD 有一種情況，會交給 RunLoop 來處理。如下圖：
  
• 列印它的函式棧
  

六、休眠的細節

(一)、複習

1. 在07：通知Observers：開始休眠（等待訊息喚醒） 這條如果沒有訊息，就開始睡覺。
2. 開始睡覺，可以當成是執行緒阻塞，不會繼續往下走。
3. 程式碼為：

        do {
            // 等待別的訊息來喚醒當前執行緒
            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy);
            // 如果沒有訊息來喚醒，就會阻塞在這裡。一直等到訊息來喚醒才會往下執行程式碼。
        } while (1);

4. 休眠意味著當前執行緒不做事情，CPU 不會給 當前執行緒任何資源，當前執行緒就沒有事情可做，就睡覺。程式碼就會停留在這個位置，不會再往下走。
5. 一旦使用者喚醒它，才會繼續往下走。執行緒開始做事情。

(二)、執行緒阻塞是如何實現的

1. 如果 寫成 while(1){... ... } 形式的執行緒阻塞，是通過程式碼進行阻塞，當前執行緒並沒有休息。因為這句程式碼是死迴圈，一直在判斷條件，條件成句，執行語句；條件成句，執行語句；一直在執行程式碼，相當於當前執行緒一直在執行程式碼，沒有休息。這樣 cpu 並沒有休息。

2. 但 __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort, poll ? 0 : TIMEOUT_INFINITY, &voucherState, &voucherCopy) 這句程式碼，會直接讓 當前執行緒睡覺。

3. 怎麼會達到這種效果?

   • 在 RunLoop.c -> __CFRunLoopServiceMachPort 方法中，有 mach_msg(msg,MACH_RCV_MSG|...)這行程式碼
   • 當看到 mach_msg 代表 核心 函式。它就能直接睡覺。
   • 要想達到直接睡覺，只有核心層面才能辦到。

4. API 分為：

   • 核心層面API : 非常底層的API，作業系統底層的API。
     • 例如： 讓系統直接死掉的API、讓系統直接休眠的API或者直接操作硬體層面的一些程式碼。
     • 一般不開放給 程式設計師 使用。因為比較危險。
   • 應用層面API :
     • 開放給 程式設計師使用。可以搭建一些介面、傳送網路請求之類的。

5. RunLoop休眠的實現原理

• 有兩大類，使用者方面和核心方面。當用戶呼叫mach_msg()方法時，mach_msg() 會直接呼叫 核心裡面的 mach_msg().
• 核心的 mach_msg()方法等待訊息。如果沒有沒有訊息就讓執行緒休眠，有訊息就喚醒執行緒。
• 當有訊息的時候，核心的 mach_msg() 會告訴 使用者 ， 處理訊息。
  

七、面試題：

1. runloop內部實現邏輯？

• 就是上邊的執行邏輯圖

2. runloop和執行緒的關係？

• 一對一的關係

3. runloop 是怎麼響應使用者操作的， 具體流程是什麼樣的？

• 首先是由 Source1 捕捉系統事件。
• 相當於一旦使用者點選螢幕，先是由 Source1 去處理這個事件，然後 Source1 把這個事件包裝事件佇列 EventQueen,.
• 事件佇列 EventQueen 是由 source0 處理。

4. 說說runLoop的幾種狀態說說runLoop的幾種狀態

• kCFRunLoopEntry: 進入 RunLoop 迴圈
• kCFRunLoopBeforeTimers: 處理 定時器（Timers
• kCFRunLoopBeforeSources: 處理 Sources
• kCFRunLoopBeforeWaiting: 休眠之前
• kCFRunLoopAfterWaiting: 被喚醒
• kCFRunLoopExit: 退出當前 RunLoop

5. runloop的mode作用是什麼？

• kCFRunLoopDefaultMode（NSDefaultRunLoopMode）：App的預設Mode，通常主執行緒是在這個Mode下執行
• UITrackingRunLoopMode：介面跟蹤 Mode，用於 ScrollView 追蹤觸控滑動，保證介面滑動時不受其他 Mode 影響

作用：

• 隔離。
• 將不同的Source0/Source1/Timer/Observer隔離開來。
  這樣每一組都不會互相影響。