RunLoop 相关面试整理（详细篇）

为什么 NSTimer 有时候不好使？

因为创建的 NSTimer 默认是被加入到了 defaultMode ，所以当 Runloop 的 Mode 变

化时，当前的 NSTimer 就不会工作了。

AFNetworking 中如何运用 Runloop?

RunLoop 启动前内部必须要有至少一个 Timer/Observer/Source ，所以 AFNetworking 在 [runLoop run] 之前先创建了一个新的 NSMachPort 添加进去了。 通常情况下，调用者需要持有这个 NSMachPort（mach_port) 并在外部线程通过这个 port 发送消息到 loop 内；但此处添加 port 只是为了让 RunLoop 不至于退出，并 没有用于实际的发送消息。

当需要这个后台线程执行任务时， AFNetworking 通过调用

[NSObject performSelector:onThread:..] 将这个任务扔到了后台线程的 RunLoop

autoreleasePool 在何时被释放？

App 启动后，苹果在主线程 RunLoop 里注册了两个 Observer

其回调都是 _wrapRunLoopWithAutoreleasePoolHandler() 。

第一个 Observer 监视的事件是 Entry (即将进入 Loop )，其回调内会调用

_objc_autoreleasePoolPush() 创建自动释放池。其 order 是 -2147483647 ，优先

级最高，保证创建释放池发生在其他所有回调之前。

第二个 Observer 监视了两个事件： BeforeWaiting (准备进入休眠) 时调用

_objc_autoreleasePoolPop() 和 _objc_autoreleasePoolPush() 释放旧的池并创建

新池； Exit (即将退出 Loop ) 时调用 _objc_autoreleasePoolPop() 来释放自动释放

池。这个 Observer 的 order 是 2147483647 ，优先级最低，保证其释放池子发生在

其他所有回调之后。

在主线程执行的代码，通常是写在诸如事件回调、 Timer 回调内的。这些回调会被

RunLoop 创建好的 AutoreleasePool 环绕着，所以不会出现内存泄漏，开发者也不

必显示创建 Pool 了。

PerformSelector:afterDelay:这个方法在子线程中是否起作用？为什么？怎么解决？

不起作用，子线程默认没有 Runloop ，也就没有 Timer 。

解决的办法是可以使用 GCD 来实现： Dispatch_after

RunLoop 的Mode

关于 Mode 首先要知道一个 RunLoop 对象中可能包含多个 Mode ，且每次调用 RunLoop

的主函数时，只能指定其中一个 Mode(CurrentMode) 。切换 Mode ，需要重新指定一

个 Mode 。主要是为了分隔开不同的 Source 、 Timer 、 Observer ，让它们之间互不

影响。 当 RunLoop 运行在 Mode1 上时，是无法接受处理 Mode2 或 Mode3 上的

Source̵Timer̵Observer 事件的

总共是有五种 CFRunLoopMode :

• kCFRunLoopDefaultMode ： 默认模式，主线程是在这个运行模式下运行
• UITrackingRunLoopMode：跟踪用户交互事件（用于 ScrollView 追踪触摸滑动，

保证界面滑动时不受其他 Mode 影响）

• .UIInitializationRunLoopMod ：在刚启动 App 时第进入的第一个 Mode ，启动完

成后就不再使用

• GSEventReceiveRunLoopMode ：接受系统内部事件，通常用不到
• kCFRunLoopCommonModes ：伪模式，不是一种真正的运行模式，是同步 Source/Timer/Observer 到多个 Mode 中的一种解决方案

RunLoop的实现机制

对于 RunLoop 而言最核心的事情就是保证线程在没有消息的时候休眠，在有消息时唤

醒，以提高程序性能。 RunLoop 这个机制是依靠系统内核来完成的（苹果操作系统核

心组件 Darwin 中的 Mach ）。

RunLoop 通过 mach_msg() 函数接收、发送消息。它的本质是调用函数

mach_msg_trap() ，相当于是一个系统调用，会触发内核状态切换。在用户态调用

mach_msg_trap() 时会切换到内核态；内核态中内核实现的 mach_msg() 函数会完成

实际的工作。

即基于 port 的 source1 ，监听端口，端口有消息就会触发回调；而 source0 ，要手

动标记为待处理和手动唤醒 RunLoop

大致逻辑为：

1、通知观察者 RunLoop 即将启动。

2、通知观察者即将要处理 Timer 事件。

3、通知观察者即将要处理 source0 事件。

4、处理 source0 事件。

5、如果基于端口的源( Source1 )准备好并处于等待状态，进入步骤9。

6、通知观察者线程即将进入休眠状态。

7、将线程置于休眠状态，由用户态切换到内核态，直到下面的任一事件发生才唤醒线

程。

• 一个基于 port 的 Source1 的事件(图里应该是 source0 )。
• 一个 Timer 到时间了。
• RunLoop 自身的超时时间到了。
• 被其他调用者手动唤醒。

8、通知观察者线程将被唤醒。

9、处理唤醒时收到的事件。

• 如果用户定义的定时器启动，处理定时器事件并重启 RunLoop 。进入步骤2。
• 如果输入源启动，传递相应的消息。
• 如果 RunLoop 被显示唤醒而且时间还没超时，重启 RunLoop 。进入步骤2

10、通知观察者 RunLoop 结束。

怎么创建一个常驻线程？

1、为当前线程开启一个 RunLoop （第一次调用 [NSRunLoop currentRunLoop] 方法时

实际是会先去创建一个 RunLoop ）

2、向当前 RunLoop 中添加一个 Port/Source 等维持 RunLoop 的事件循环（如果

RunLoop 的 mode 中一个 item 都没有， RunLoop 会退出）

3、启动该 RunLoop

RunLoop 的数据结构

NSRunLoop(Foundation) 是 CFRunLoop(CoreFoundation) 的封装，提供了面向对象的

API

RunLoop 相关的主要涉及五个类：

CFRunLoop ： RunLoop 对象

CFRunLoopMode ：运行模式

CFRunLoopSource ：输入源/事件源

CFRunLoopTimer ：定时源

CFRunLoopObserver ：观察者

1、CFRunLoop

由 pthread (线程对象，说明 RunLoop 和线程是一一对应的)、currentMode(当前所处

的运行模式)、 modes (多个运行模式的集合)、 commonModes (模式名称字符串集合)、

commonModelItems ( Observer,Timer,Source 集合)构成

2、CFRunLoopMode

由 name̵source0̵source1̵observers̵timers 构成

3、CFRunLoopSource

分为 source0 和 source1 两种

source0:

即非基于port的，也就是用户触发的事件。需要手动唤醒线程，将当前线程从内核态

切换到用户态

source1:

基于port的，包含一个 mach_port 和一个回调，可监听系统端口和通过内核和其他线

程发送的消息，能主动唤醒RunLoop，接收分发系统事件。具备唤醒线程的能力

4、CFRunLoopTimer

基于时间的触发器，基本上说的就是 NSTimer 。在预设的时间点唤醒 RunLoop 执行回

调。因为它是基于 RunLoop 的，因此它不是实时的（就是 NSTimer 是不准确的。 因

为 RunLoop 只负责分发源的消息。如果线程当前正在处理繁重的任务，就有可能导致

Timer 本次延时，或者少执行一次）。

5、CFRunLoopObserver

监听以下时间点: CFRunLoopActivity kCFRunLoopEntry : RunLoop准备启动

kCFRunLoopBeforeTimers ： RunLoop将要处理一些Timer相关事件

kCFRunLoopBeforeSources ：RunLoop将要处理一些Source事件kCFRunLoopBeforeWaiting ： RunLoop将要进行休眠状态,即将由用户态切换到内核态

kCFRunLoopAfterWaiting ：RunLoop被唤醒，即从内核态切换到用户态后

kCFRunLoopExit ： RunLoop退出

kCFRunLoopAllActivities ： 监听所有状态

6、各数据结构之间的联系

线程和 RunLoop 一一对应， RunLoop 和 Mode 是一对多的， Mode 和 source 、 timer

、 observer 也是一对多的

解释一下 NSTimer

NSTimer 其实就是 CFRunLoopTimerRef ，他们之间是 toll-free bridged 的。一个

NSTimer 注册到 RunLoop 后， RunLoop 会为其重复的时间点注册好事件。例如

10:00, 10:10, 10:20 这几个时间点。 RunLoop 为了节省资源，并不会在非常准确的

时间点回调这个 Timer 。 Timer 有个属性叫做 Tolerance (宽容度)，标示了当时间

点到后，容许有多少最大误差。

\

如果某个时间点被错过了，例如执行了一个很长的任务，则那个时间点的回调也会跳

过去，不会延后执行。就比如等公交，如果 10:10 时我忙着玩手机错过了那个点的公

交，那我只能等 10:20 这一趟了。

\

CADisplayLink 是一个和屏幕刷新率一致的定时器（但实际实现原理更复杂，和

NSTimer 并不一样，其内部实际是操作了一个 Source ）。如果在两次屏幕刷新之间

执行了一个长任务，那其中就会有一帧被跳过去（和 NSTimer 相似），造成界面卡顿

的感觉。在快速滑动 TableView 时，即使一帧的卡顿也会让用户有所察觉。 Facebook 开源

的 AsyncDisplayLink 就是为了解决界面卡顿的问题，其内部也用到 了 RunLoop

解释一下事件响应的过程？

苹果注册了一个 Source1 (基于 mach port 的) 用来接收系统事件，其回调函数为

__IOHIDEventSystemClientQueueCallback() 。

当一个硬件事件(触摸/锁屏/摇晃等)发生后，首先由 IOKit.framework 生成一个

IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收。这个过程的详细情况可以参考这里。

SpringBoard 只接收按键(锁屏/静音等)，触摸，加速，接近传感器等几种 Event ，随

后用 mach port 转发给需要的 App 进程。随后苹果注册的那个 Source1 就会触发回调，并调用 _UIApplicationHandleEventQueue() 进行应用内部的分发。

_UIApplicationHandleEventQueue() 会把 IOHIDEvent 处理并包装成 UIEvent 进行

处理或分发，其中包括识别 UIGesture/॒ቘ੽଒෤᫨/ݎᭆᕳ UIWindow 等。通常事件比

如 UIButton 点击、 touchesBegin/Move/End/Cancel 事件都是在这个回调中完成的。

解释一下手势识别的过程？

当上面的 _UIApplicationHandleEventQueue() 识别了一个手势时，其首先会调用

Cancel 将当前的 touchesBegin/Move/End 系列回调打断。随后系统将对应的

UIGestureRecognizer 标记为待处理。

苹果注册了一个 Observer 监测 BeforeWaiting ( Loop 即将进入休眠) 事件，这个

Observer 的回调函数是 _UIGestureRecognizerUpdateObserver() ，其内部会获取所

有刚被标记为待处理的 GestureRecognizer ，并执行 GestureRecognizer 的回调。

当有 UIGestureRecognizer 的变化(创建/销毁/状态改变)时，这个回调都会进行相应

处理。

利用 runloop 解释一下页面的渲染的过程？

当我们调用 [UIView setNeedsDisplay] 时，这时会调用当前 View.layer 的

[view.layer setNeedsDisplay] 方法。

这等于给当前的 layer 打上了一个脏标记，而此时并没有直接进行绘制工作。而是会

到当前的 Runloop 即将休眠，也就是 beforeWaiting 时才会进行绘制工作。

紧接着会调用 [CALayer display] ，进入到真正绘制的工作。 CALayer 层会判断自己

的 delegate 有没有实现异步绘制的代理方法 displayer: ，这个代理方法是异步绘

制的入口，如果没有实现这个方法，那么会继续进行系统绘制的流程，然后绘制结

束。

CALayer 内部会创建一个 Backing Store ，用来获取图形上下文。接下来会判断这个

layer 是否有 delegate 。

如果有的话，会调用 [layer.delegate drawLayer:inContext:] ，并且会返回给我们

[UIView DrawRect:] 的回调，让我们在系统绘制的基础之上再做一些事情。

如果没有 delegate ，那么会调用 [CALayer drawInContext:] 。

以上两个分支，最终 CALayer 都会将位图提交到 Backing Store ，最后提交给 GPU ，

至此绘制的过程结束。

什么是异步绘制？

异步绘制，就是可以在子线程把需要绘制的图形，提前在子线程处理好。将准备好的

图像数据直接返给主线程使用，这样可以降低主线程的压力。

异步绘制的过程

要通过系统的 [view.delegate displayLayer:] 这个入口来实现异步绘制。

代理负责生成对应的 Bitmap

设置该 Bitmap 为 layer.contents 属性的值

总结

作为python重度爱好者，以上都是我自己的一些经验和整理的一些资料分享，欢迎大家点评指正，也希望能够对萌新有所帮助。顺便求一波关注，需要学习资料\和咨询编程问题的同学，可以点击*领取资料*