在图形化操作系统出来之前都是基于控制台的应用程序，往往在执行完成之后自动退出， 如ps -A 显示系统的所有进程，而我们的iphone或窗口应用程序都是基于图形界面的软件，为了界面不至于马上消失，我们需要让程序不停的运行，并绘制图形界面，类似于下面的伪代码:
int main()
{
while (要求退出)
{
响应各种消息
}
return 0;
}
这就是我们消息队列的原型，系统的启动的时候创建一个线程，然后等待该线程结束，在等待的过程中响应各种消息，如鼠标，键盘等。 这里所创建的线程就是程序的主线程，它自动的创建一个消息队列，然后等待它完成。这里的消息队列就是RunLoop, 我们查阅Foundation会发现有两个相关的对象NSRunLoop和CFRunLoop, 其实这两个东西是一样的，NSRunLoop主要是用于objective-c程序，而CFRunLoop主要用于C/C++程序，这是因为C/C++程序无法使用objective-c对象而创建的一个类。
注意： 所有线程都自动创建一个RunLoop, 在线程内通过 [NSRunLoop currentRunLoop] 获得当前线程的RunLoop.
为了证明它确实是使用的RunLoop, 我将程序在响应鼠标单击按钮时的调用栈显示如下：
了解了NSRunLoop的作用后，我们再来看一下它的应用范围:
由上图我们可知，NSRunLoop响应两种类型的消息: Input sources 和 Timer sources. 就是前面我们讲到的，它在等待响应消息时，只处理这两种消息源。
为了更好的理解RunLoop, 我将以伪码的形式来说明它内部的运行原理:
1. 启动函数 run
我们先来看一段伪代码：
- (void)run
{
while([self hasSourcesOrTimers])
[self runMode: NSDefaultRunLoopMode beforeDate: [NSDate distantFuture]];
}我们知道了NSRunLoop在主线程中是自动启动的，也就是调用run函数，这个函数首先检查是否有输入源(input sources)和时间源(timer sources), 如果没有，直接返回，否则不停的运行runMode, 直到所有源全部处理完毕。
2. 启动函数 runUntilDate
我们还是以伪代码来描述:
- (void)runUntilDate: (NSDate *)limitDate
{
while([self hasSourcesOrTimers])
{
[self runMode: NSDefaultRunLoopMode beforeDate: limitDate];
// check limitDate at the end of the loop to ensure that
// the runloop always runs at least once
if([limitDate timeIntervalSinceNow] < 0)
break;
}
}
同上面一样，如果没有任何源则直接退出，否则不停的运行runMode 直到所有源全部处理完毕，或到达指定的时间，这两个条件的任何一个条件满足则退出。
3. 执行函数: runMode
下面我们来看一下runMode, 我们知道Mac OS X是基于unix的操作系统，即所设备都是文件（如鼠标，键盘等，不懂的可以查阅一下资料），所以这里我们用FD来模拟这个函数：
- (BOOL)runMode: (NSString *)mode beforeDate: (NSDate *)limitDate
{
if(![self hasSourcesOrTimersForMode: mode])
return NO;
// 为了对timer的支持，我们在这里设置一个标签，
BOOL didFireInputSource = NO;
while(!didFireInputSource)
{
// 创建一个空的设备描述FD
fd_set fdset;
FD_ZERO(&fdset);
for(inputSource in [_inputSources objectForKey: mode])
FD_SET([inputSource fileDescriptor], &fdset);
// 我们这里假设已经设置了limitDate
NSTimeInterval timeout = [limitDate timeIntervalSinceNow];
// 这里计算timer源里的最短timeout
for(timer in [_timerSources objectForKey: mode])
timeout = MIN(timeout, [[timer fireDate] timeIntervalSinceNow]);
// select等待某一设置准备完成
select(fdset, timeout);
// 首先检查输入源
for(inputSource in [[[_inputSources objectForKey: mode] copy] autorelease])
if(FD_ISSET([inputSource fileDescrptor], &fdset))
{
didFireInputSource = YES;
[inputSource fileDescriptorIsReady];
}
// 更新timer
for(timer in [[[_timerSources objectForKey: mode] copy] autorelease])
if([[timer fireDate] timeIntervalSinceNow] <= 0)
[timer fire];
// 是否timeout, 一但timeout直接退出
if([limitDate timeIntervalSinceNow] < 0)
break;
}
return YES;
}
由此我们可以看出: 输入源和时间源的检查并不是总在运行的，所以，我们在run的时候，需要用while语句，直到运行完毕。
下面我们进入RunLoop的实际使用:
1. RunLoop的模式
下图是RunLoop启动时所使用的模式，以及说明:
| 模式 | 名称 | 描述 |
| Default | NSDefaultRunLoopMode (Cocoa) kCFRunLoopDefaultMode (Core Foundation) |
缺省情况下，将包含所有操作，并且大多数情况下都会使用此模式 |
| Connection | NSConnectionReplyMode (Cocoa) | 此模式用于处理NSConnection的回复事件 |
| Modal | NSModalPanelRunLoopMode (Cocoa) | 模态模式，此模式下，RunLoop只对处理模态相关事件 |
| Event Tracking | NSEventTrackingRunLoopMode (Cocoa) | 此模式下用于处理窗口事件,鼠标事件等 |
| Common Modes | NSRunLoopCommonModes (Cocoa) kCFRunLoopCommonModes (Core Foundation) |
此模式用于配置组模式，一个输入源与此模式关联，则输入源与组中的所有模式相关联，用户可以自定义模式。 |
2. 输入源
输入源分为三种: 1) NSPort源 2) 自定义源 3) 定时源
3. RunLoop观察者
如果大家不熟悉设计模式，可以找本设计模式方面的书看一下，这里的观察者就是使用的观察者模式，简单的说明一下，就是如果我是你的观察者，那在某些事件发生时，你会主动通知我，这里的事件包括:
- Run loop入口
- Run loop将要开始定时
- Run loop将要处理输入源
- Run loop将要休眠
- Run loop被唤醒但又在执行唤醒事件前
- Run loop终止
就是在以上这些事件产生的时候，会通知所有与之关联的观察者对象。
下面我们来看一个例子
HelloRunLoop.h
#import "CoreHeader.h"
@interface HelloRunloop : NSObject {
volatile BOOL propTest0;
NSString* propTest1;
}
- (void) run:(id)arg;
- (void) observerRunLoop;
- (void) wakeUpMainThreadRunloop:(id)arg;
- (IBAction)start:(id)sender;
@end
HelloRunLoop.h
#import "HelloRunloop.h"
void myRunLoopObserver(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity, void *info)
{
switch (activity) {
case kCFRunLoopEntry:
NSLog(@"run loop entry");
break;
case kCFRunLoopBeforeTimers:
NSLog(@"run loop before timers");
break;
case kCFRunLoopBeforeSources:
NSLog(@"run loop before sources");
break;
case kCFRunLoopBeforeWaiting:
NSLog(@"run loop before waiting");
break;
case kCFRunLoopAfterWaiting:
NSLog(@"run loop after waiting");
break;
case kCFRunLoopExit:
NSLog(@"run loop exit");
break;
default:
break;
}
}
@implementation HelloRunloop
- (void) run:(id)arg
{
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
sleep(5);
propTest0 = NO;
[self performSelectorOnMainThread:@selector(wakeUpMainThreadRunloop:) withObject:nil waitUntilDone:NO];
[pool release];
}
- (void)observerRunLoop {
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSRunLoop *myRunLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];
CFRunLoopObserverContext context = {0, self, NULL, NULL, NULL};
CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(kCFAllocatorDefault, kCFRunLoopAllActivities,
YES, 0, &myRunLoopObserver, &context);
if (observer) {
CFRunLoopRef cfRunLoop = [myRunLoop getCFRunLoop];
CFRunLoopAddObserver(cfRunLoop, observer, kCFRunLoopDefaultMode);
}
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.1 target:self selector:@selector(doFireTimer:) userInfo:nil repeats:YES];
NSInteger loopCount = 10;
do {
[myRunLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1.0]];
loopCount--;
} while (loopCount);
[pool release];
}
- (void) wakeUpMainThreadRunloop:(id)arg
{
NSLog(@"wakeup main thread runloop.");
}
- (IBAction)start:(id)sender
{
propTest0 = YES;
//[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:nil];
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(observerRunLoop:) toTarget:self withObject:nil];
propTest1 = @"waiting";
while (propTest0)
{
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
propTest1 = @"end";
}
@end
上面有两段不同的代码来确保RunLoop处理了输入源:
do {
[myRunLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1.0]];
loopCount--;
} while (loopCount);
和
while (propTest0)
{
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
下面我们再介绍一种在Core Foundation下的代码：
BOOL done = NO;
do
{
SInt32 result = CFRunLoopRunInMode(kCFRunLoopDefaultMode, 10, YES);
if ((result == kCFRunLoopRunStopped) || (result == kCFRunLoopRunFinished))
done = YES;
}
while (!done);
用while(true)是不提倡的做法，这样只能杀掉线程RunLoop才会停止。
下面我们来讨论一下RunLoop的三种输入源:
1. NSPort源
我们在上一章讲过，NSPort源有3种类型：NSMachPort, NSMessagePort 和 NSSocketPort, 而NSMessagePort已经不被推荐使用， 在iOS 5中，NSMessagePort只是一个空的对象了，所以我们只会讲解NSMachPort 和 NSSocketPort, 下面我们讲解这两种输入源：
1) NSMachPort输入源
HelloPortRunLoop.h
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface MyWorkerClass : NSObject <NSMachPortDelegate>
{
}
+ (void)LaunchThreadWithPort:(id)inData;
- (void)sendCheckinMessage:(NSPort*)outPort;
- (BOOL) shouldExit;
@end
@interface HelloPortRunLoop : NSObject<NSMachPortDelegate> {
}
- (void) launchThread;
@end
HelloPortRunLoop.m
#import "HelloPortRunLoop.h"
//#import <Foundation/NSPortMessage.h>
#define kCheckinMessage 100
@implementation MyWorkerClass
- (BOOL) shouldExit
{
return YES;
}
+(void)LaunchThreadWithPort:(id)inData
{
NSAutoreleasePool* pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
NSPort* distantPort = (NSPort*)inData;
MyWorkerClass* workerObj = [[self alloc] init];
[workerObj sendCheckinMessage:distantPort];
[distantPort release];
do
{
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode
beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
while (![workerObj shouldExit]);
[workerObj release];
[pool release];
}
- (void)handleMachMessage:(void *)msg
{
NSLog(@"MyWorkerClass: handle mach message");
}
- (void)sendCheckinMessage:(NSPort*)outPort
{
//[self setRemotePort:outPort];
NSPort* myPort = [NSMachPort port];
[myPort setDelegate:self];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:myPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[outPort sendBeforeDate:[NSDate distantFuture] msgid:kCheckinMessage components:nil from:myPort reserved:0];
/*
NSPortMessage* messageObj = [[NSPortMessage alloc] initWithSendPort:outPort
receivePort:myPort components:nil];
if (messageObj)
{
[messageObj setMsgId:kCheckinMessage];
[messageObj sendBeforeDate:[NSDate date]];
} */
}
@end
@implementation HelloPortRunLoop
- (void)handleMachMessage:(void *)msg
{
NSLog(@"HelloPortRunLoop:handle mach message");
}
/*
- (void)handlePortMessage:(NSPortMessage*)portMessage
{
uint32_t message = [portMessage msgid];
NSPort* distantPort = nil;
if (message == kCheckinMessage)
{
distantPort = [portMessage sendPort];
[self storeDistantPort:distantPort];
}
else
{
// Handle other messages.
}
}*/
- (void) launchThread
{
NSPort* myPort = [NSMachPort port];
if (myPort)
{
[myPort setDelegate:self];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:myPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(LaunchThreadWithPort:) toTarget:[MyWorkerClass class] withObject:myPort];
}
}
@end
上面的代码中注释掉的代码在xOS中可以运行，但iOS中已经取消对NSMessagePort的支持，所以无法运行。
创建与执行代码：
HelloPortRunLoop* hpr = [[HelloPortRunLoop alloc] init]; [hpr launchThread]
程序运行过程如下：
a. 在主线程中创建次线程， [lpr launchThread] 函数负责创建次线程: LaunchThreadWithPort:
b. 次线程给主线程发送check in消息: sendCheckinMessage.
c. 主线程获取消息: - (void)handleMachMessage:(void *)msg
2. NSSocketPort
在上一章讲过NSConnection会自动将输入源加入到RunLoop中，NSSocketPort的操作是非透明的，具体应用请参看上一章《分布式对象》.
3. 自定义源