Runloop就如同它名字一样，作为线程入口用来响应传入事件。我们需要提供Runloop实际循环部分的代码，意思就是驱动Runloop的while循环或者for循环代码。在循环中使用Runloop对象来“运行”事件处理逻辑，接收事件并调用已经初始化的处理程序。

Runloop接收两种不同类型的事件源（Source）。输入源（Input Source）用于传输异步事件，通常是来自另一个线程或者其他程序的消息。定时器源（Timer Source）提供同步事件，预定的时间或者固定的时间间隔重复执行。当两种类型的source出现时，程序使用特定处理程序来处理它们。

下图展示了Runloop和各种Source的关系。输入源（Input Source）将异步事件传递到相应的处理程序中，运行runUntilDate：（方法调用与线程相关联的NSRunloop对象）退出。定时器源（Timer Source）传递事件到它的处理事务中，但是并不会导致Runloop退出。

用我自己的话来解释一下上面这张图：首先用户在输入源中，通常来说就是cocoa的主线程中调用performSelector:onThread...方法。然后进入该Thread中，从该线程的开始到结束中间经历了一个while循环。在循环中处理相应的事务。最后处理完事务，while循环退出，runUntilDate:之后线程销毁。

除了处理输入源之外，Runloop还会生成关于循环的通知（Notification），注册Runloop的Observer会接收到这些通知（可用于线程相关操作中），线程的Runloop Observer用Core Foundation相关方法初始化。

下面会介绍有关Runloop Mode，以及在不同操作中的Mode。也会介绍在事件处理过程中不同时刻发出的通知。

3.1.1 Runloop Mode

Runloop Mode是监测输入源和定时器源的集合，同时也包含Runloop Observer。每次运行Runloop时，都需要显示或隐示的指定特定的’Mode‘。在Runloop运行期间，它只会监测与指定Mode相关联的source并传递相应的事件（同理，只有与该模式关联的Observer才会知道Runloop的进度）。

在代码中通过名称（name）来指定Mode，在Cocoa和Core Foundation中定义了默认的Mode和几种常用的Mode，还定义了相关Mode的字符串常量（比如NSDefaultRunLoopMode，kCFRunLoopDefaultMode等等）。同时我们可以用指定字符串作为名称来自定义Mode。尽管在自定义Mode时是使用的任意的字符串，但Mode的内容不是任意的。我们必须确保创建的Mode中有一个或多个输入源，定时器源或者Observer（只有这样才能使用这个Mode）。

下面用一个网上看到的图来总结一下他们之间的关系（图片来自这里）

但是用我自己结合车间工作机制的理解来做的图是

这张图的主要意义在于：Observer和TimerSource/InputSource是要依据于不同的Mode的。

在Runloop中使用Mode通过特殊条件来过滤掉不需要的Source事件，Runloop在多数情况下是在系统默认的Mode中运行。模态面板（Modal Panel 下文表格中会提到）可能在”模态“Mode下运行，在这个Mode下，只有与模态面板相关的的Source才会把事件传递到线程。对于次级线程，可以使用自定义Mode防止低优先级的Source在时间紧急时传递事件。

Mode是基于事件的Source而不是事件的类型来区分（例如，不能使用Mode去匹配鼠标点击或者键盘事件）。我们可以使用Mode去监听不同的端口（Port），临时挂起的Timers，或者更改当前正在监听的Source和Runloop Observer。

下表列出了由Cocoa和Core Foundation定义的标准Mode。

3.1.2 输入源

输入源使用异步的方式传递事件到对应的线程，事件的来源取决于输入源的类型。其包含Port-based和Custom这两种类型的Source，基于端口输入源（Port-based Source）监视程序的Mach Ports。自定义输入源（Custom Input Source）来监视自定义源发出的事件。就Runloop而言，input source是Port-based还是Custom的并不重要，系统通常都会实现这两种输入源。

Port-based Source由内核自动发出信号，而Custom input Sources必须从其他线程手动的发送信号。

当你创建一个Input Source（输入源）的时候，可以将它放到一个或者多个Runloop mode中。如果该输入源不在当前被监视的Mode中，该输入源发出的事件就不会被Runloop监控（直达Runloop以正确的Mode运行）。

3.1.2.1 Port-based Source(基于端口源)

Cocoa和Core Foundation提供了创建Port-based输入源相关的对象和函数。

在Cocoa中，不需要明确的创建输入源，我们可以使用NSPort相关的方法来创建一个Port对象，并将该对象添加到Runloop中。该Port对象会负责创建和配置输入源。

但是在Core Foundation中，我们需要手动的创建Port和它的Runloop源。使用CFMachPortRef, CFMessagePortRef, 或者CFSocketRef函数来创建适当地对象。

相关的例子在配置Runloop源中。

3.1.2.2 Custom input Source(自定义输入源)

使用CoreFoundation中CFRunLoopSourceRef类型相关的函数来创建自定义输入源（CFRunLoopSourceCreate），通过添加多个回调函数来配置输入源（在CFRunLoopSourceCreate中最后一个参数是CFRunLoopSourceContext结构，该结构最后三个成员是三个函数指针schedule，cancel，perform，也就是这里提到的回调函数，这个在后面配置自定义输入源时会提供相关的代码）。CoreFoundation在不同时间点来调用前面说到的三个函数，处理传入事件，当source从Runloop中移除时删除source。

我们还需要定义事件的传递机制。这部分是运行在单独的线程上，负责向输入源提供数据并在适当的时候发出信号。事件的传递机制可自行定义。在最后一节中会具体的讲实现。

3.1.2.3 Cocoa Perform Selector Source(Cocoa可执行选择器来源)

除了Port-based Source外，Cocoa还定义自定输入源，允许在任何线程上执行Selector(Perfrom Selector)。Perfrom Selector在目标线程上会被序列化（减少多个方法时可能发生的同步问题，我猜是queue一样的，FIFO），但是Perfrom Selector Source在执行其选择器后，将会从Runloop中删除。

可以使用这种方式来实现不同线程之间的消息发送

当在另外一个线程执行选择器的时候，目标线程必须要有一个可用的Runloop。对于创建的线程，Perform Selector就必须要显示的去启动Runloop（对于创建的线程，就需要我们手动显示地去启动Runloop之后才能执行选择器,对于非创建线程，该线程必须要有可用的Runloop来执行选择器）。

因为主线程是自动启动Runloop的，所以当调用了applicationDidFinishLaunching:方法之后就可以在主线程上调用相关方法。

Runloop在处理Selector的时候，是当前这一次循环就去所有的Selector而不是每循环一次处理一个Selector

下表定义了NSObject上定义的Selector。下列方法是没有去新建线程的。注意，下面这些操作都是在Runloop的下一个运行循环才开始执行。

3.1.3 定时器源

定时器源在预定时间内同步地将事件传递给线程（上面输入源是异步的方式）。Timers可以让线程通知自己在某一时刻做一些事务，例如当用户在搜索的时候可以在输入几个关键字母之后使用timer来延迟一定时间来启动自动搜索的功能。

尽管timer是基于时间的通知方式，但是并不是真的时间机制。就像输入源，定时器在Runloop中也是和特定Mode相关联的。如果定时器没有处在Runloop正在监视的Mode中的话，该定时器是不会触发的。必须要等到Runloop在定时器支持的Mode中运行时，该定时器才会正常运行。如果定时器被触发时机是在Runloop执行任务中，那么这个定时器源的相关事件只有在Runloop下一次运行循环时才能被执行。那如果Runloop停止运行，那么该定时器源的事件将永远没办法执行。

我们可以配置定时器是只生成一次还是还是反复生成。

反复执行的定时器会根据它的触发时间自动配置，并不是真实的触发时间。例如，一个定时器设置的是每5秒来触发一次，后面每次的触发时间都是在5s内，在真实时间上可能是有点延迟的。如果是因为真实时间的延迟过长而设置的定时器触发时间过短的话，那么这次被错过的触发时机就会被跳过而进入下一轮的触发时机。

3.1.4 Runloop Observer(Runloop 观察者)

和源（Source）稍有不同的是，当异步或者同步触发事件时，观察者(observer)在Runloop执行期间的特殊情况下被触发。可以通过观察者在线程准备进入休眠之前来处理给定的事件。我们可以在以下时间点中关联Runloop Observer:

1. Runloop入口；
2. Runloop即将处理定时器时；
3. Runloop即将处理输入源时；
4. Runloop即将进入休眠状态；
5. Runloop被唤醒，但是在Runloop处理该事件之前；
6. Runloop退出时；

我们可以通过Core Foundation的相关办法将Runloop Observer添加到程序中，创建CFRunLoopObserverRef类型的Observer。

和定时器源类似，可以设置Observer是使用一次还是重复使用，如果是使用一次在触发之后Observer将会从Runloop中移除。如果是重复的使用的话该Observer并不会被移除。在创建Observer的时候来指定是运行一次还是重复多次。

3.1.5 Runloop事件顺序

每次运行时，线程的Runloop都会处理被挂起的事件，并为Observer发出通知。相关顺序如下：

预先一步：通知Observer，进入Runloop；

第1步：通知Observer，定时器即将被触发；

第2步：通知Observer，输入源（非Port-based Source）将被触发；

第3步：触发输入源（非Port-based Source）；

第4步：如果一个Port-based的输入源准备或者等待被触发，立即处理它，并跳到第8步；

第5步：通知Observer，线程即将进入休眠状态；

第6步：线程进入休眠状态直到以下事件发生被唤醒：

• Port-based输入源事件到达。
• 定时器被触发。
• Runloop超时。
• Runloop被唤醒

第7步：通知Observer，线程被唤醒；

第8步：处理待处理的事件：

• 如果输入源触发，传递该事件（第4步传过来的Port-based事件）。
• 如果用户定义的定时器触发，处理定时器事件重新开始循环，并跳到第1步。
• 如果Runloop被唤醒但是没有超时，去走第1步（如果超时则退出Runloop）。

最后一步：通知Observer，Runloop退出；

上诉图片为顺时针，如果第6步中是因为Runloop超时被唤醒，那么走到第8步之后会因为超时而退出Runloop

因为通知Obserser定时器和输入源时机在实际发生之前，所以在通知时间和实际发生时间存在一定的差距。唤醒通知和休眠的通知在真实时间发生之间，可以通过这两个通知来准确的做一些事情。

⚠️注意现在讨论的是上诉第6步中线程唤醒条件之一的Runloop被唤醒，Runloop可以被Runloop对象显示的唤醒。其他事件也可以唤醒Runloop，例如，添加一个非Port-based的输入源唤醒Runloop，可以立即处理输入源而不用进入循环中其他事情（在“配置Runloop源”中自定义输入源时就会用到通过输入源来唤醒工作线程的Runloop）。

本人总结TIPS

• 我们可以自定义Mode，但是必须要为这个Mode指定Source或者Observe或者Timer；

• 次级线程，可以使用自定义Mode防止低优先级的Source在时间紧急时传递事件；

• Input Source包含了Port-based Source和Custom input Source;

• Port-based Source由内核自动发出信号，而Custom input Sources必须从其他线程手动的发送信号

• Perfrom Selector Source在执行其选择器将从Runloop中删除;

• 要在线程上执行选择器就必须要有能用的Runloop；

• Runloop在处理Selector的时候，是当前这一次循环就去处理所有的Selector而不是每循环一次处理一个Selector;

• 尽管timer是基于时间的通知方式，但是并不是真的时间机制；

• 虽然定时器和输入源的通知时间会有差距，但是唤醒和休眠的通知时机是准确的；

• 记住，Runloop Observer是可以重复添加的。