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# RunLoop初级
> 当前环境： Xcode10.0 Swift4.2 iOS SDK 12.1
## RunLoop 概念
一般来讲，一个线程一次只能执行一个任务，执行完成后线程就会退出。如果我们需要一个机制，让线程能随时处理事件但并不退出，通常的代码逻辑是这样的：
```javascript
function loop() {
initialize();
do {
var message = get_next_message();
process_message(message);
} while (message != quit);
}
```
这种模型通常被称作 `Event` `Loop`。 `Event` `Loop` 在很多系统和框架里都有实现，比如 `Node.js` 的事件处理，再比如 `OSX/iOS` 里的 `RunLoop`。实现这种模型的关键点在于：如何管理事件/消息，如何让线程在没有处理消息时休眠以避免资源占用、在有消息到来时立刻被唤醒。
所以，`RunLoop` 实际上就是一个对象，这个对象管理了其需要处理的事件和消息，并提供了一个入口函数来执行上面 Event Loop 的逻辑。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。
`OSX/iOS` 系统中，提供了两个这样的对象：`NSRunLoop` 和 `CFRunLoopRef`。 `CFRunLoopRef` 是在 `CoreFoundation` 框架内的，它提供了纯 C 函数的 API，所有这些 API 都是线程安全的。 `NSRunLoop` 是基于 `CFRunLoopRef` 的封装，提供了面向对象的 API，但是这些 API 不是线程安全的。
`CFRunLoopRef` 的代码是开源的，你可以在这里 下载到整个 CoreFoundation 的源码来查看。
Swift 开源后，苹果又维护了一个跨平台的 CoreFoundation 版本： iOS 系统中的实现略不一样，但更容易编译，而且已经适配了 Linux/Windows。
## RunLoop 与线程的关系
首先，iOS 开发中能遇到两个线程对象： `pthread_t` 和 `NSThread`。过去苹果有份文档标明了 `NSThread` 只是 `pthread_t` 的封装，但那份文档已经失效了，现在它们也有可能都是直接包装自最底层的 `mach thread`。苹果并没有提供这两个对象相互转换的接口，但不管怎么样，可以肯定的是 `pthread_t` 和 `NSThread` 是一一对应的。比如，你可以通过 `pthread_main_thread_np()` 或 `[NSThread mainThread]` 来获取主线程；也可以通过 `pthread_self()` 或 `[NSThread currentThread]` 来获取当前线程。`CFRunLoop` 是基于 `pthread` 来管理的。
***苹果不允许直接创建 `RunLoop`***，它只提供了两个自动获取的函数：`CFRunLoopGetMain()` 和 `CFRunLoopGetCurrent()`。 这两个函数内部的逻辑大概是下面这样：
```objectivec
/// 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());
}
```
从上面的代码可以看出，线程和 `RunLoop` 之间是一一对应的，其关系是保存在一个全局的 Dictionary 里。***线程刚创建时并没有 `RunLoop`，如果你不主动获取，那它一直都不会有。RunLoop 的创建是发生在第一次获取时，RunLoop 的销毁是发生在线程结束时***。你只能在一个线程的内部获取其 `RunLoop`（`主线程除外`）。
## 总结
1. `RunLoop` 是为了保持线程存活而生的，没有 `RunLoop` 的线程当执行完任务就会退出。
2. 在 iOS 当中，`MainThread` 默认 `RunLoop` 是开启的，平时无任务处于休眠状态，一旦接收到其他线程回调，`RunLoop` 被唤醒，开始执行任务。
3. iOS 底层是用 `Mach` 框架进行线程信息的传递的，比如操作系统，内核线程有消息需要告诉当前 App 的主线程，那么操作系统就会发送 `Message` 通过 `Mach` 框架，App 的 MainThread 的 `RunLoop` 一直监听 `Mach Port`，一旦有消息，就会唤醒 MainThread，来处理收到的消息。
4. iOS 中，主线线程默认 `RunLoop` 开启，子线程 `RunLoop` 默认不会创建，开发者不能直接创建 `RunLoop`，需要在线程的上下文中获取（在子线程调用 `RunLoop.current`，如果子线程没有 `RunLoop` 就会创建一个 `RunLoop`）
```swift
let queue = DispatchQueue(label: "SomeQueue")
queue.async {
let currentThread = Thread.current
currentThread.name = "常驻后台线程"
// 当前子线程 如果没有RunLoop会自动创建一个RunLoop
let runloop = RunLoop.current
// 一定要 执行run 否则RunLoop不会工作。
runloop.run()
print("currentThread:\(currentThread)")
}
```
本文参考： . com/library/archive/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html
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