- 初始化UIApplication單例對象  - 初始化AppDelegate對象，并設為UIApplication對象的代理  - 檢查Info.plist設置的xib文件是否有效，如果有則解凍Nib文件并設置outlets，創建顯示key window、rootViewController、與rootViewController關聯的根view（沒有關聯則看rootViewController同名的xib），否則launch之后由程序員手動加載。  - 建立一個主事件循環，其中包含UIApplication的Runloop來開始處理事件。

--一--Runloop

1、與線程和自動釋放池相關：2、CFRunLoopRef構造：數據結構；創建與退出；mode切換和item依賴；Runloop啟動         - CFRunLoopModeRef：數據結構（與CFRunLoopRef放一起了）；創建；類型；           modeItems：- CFRunLoopSourceRef：數據結構（source0/source1）；                             - source0 ：                             - source1 ：                      - CFRunLoopTimerRef：數據結構；創建與生效；相關類型（GCD的timer與CADisplayLink)                      - CFRunLoopObserverRef：數據結構；創建與添加；監聽的狀態；3、Runloop內部邏輯：關鍵在兩個判斷點（是否睡覺，是否退出）         - 代碼實現：         - 函數作用棧顯示：4、Runloop本質：mach port和mach_msg()。5、如何處理事件：         - 界面刷新：         - 手勢識別：         - GCD任務：         - timer：（與CADisplayLink）         - 網絡請求：6、應用：         - 滑動與圖片刷新；         - 常駐子線程，保持子線程一直處理事件

Runloop

1、與線程和自動釋放池相關：

Runloop的寄生于線程：一個線程只能有唯一對應的runloop；但這個根runloop里可以嵌套子runloops；
自動釋放池寄生于Runloop：程序啟動后，主線程注冊了兩個Observer監聽runloop的進出與睡覺。一個最高優先級OB監測Entry狀態；一個最低優先級OB監聽BeforeWaiting狀態和Exit狀態。
線程(創建)-->runloop將進入-->最高優先級OB創建釋放池-->runloop將睡-->最低優先級OB銷毀舊池創建新池-->runloop將退出-->最低優先級OB銷毀新池-->線程(銷毀)

2、CFRunLoopRef構造：

數據結構：

// runloop數據結構struct __CFRunLoopMode {    CFStringRef _name;            // Mode名字,     CFMutableSetRef _sources0;    // Set<CFRunLoopSourceRef>    CFMutableSetRef _sources1;    // Set<CFRunLoopSourceRef>    CFMutableArrayRef _observers; // Array<CFRunLoopObserverRef>    CFMutableArrayRef _timers;    // Array<CFRunLoopTimerRef>    ...};// mode數據結構struct __CFRunLoop {    CFMutableSetRef _commonModes;     // Set<CFStringRef>    CFMutableSetRef _commonModeItems; // Set<Source/Observer/Timer>    CFRunLoopModeRef _currentMode;    // Current Runloop Mode    CFMutableSetRef _modes;           // Set<CFRunLoopModeRef>    ...};

創建與退出：mode切換和item依賴

a 主線程的runloop自動創建，子線程的runloop默認不創建（在子線程中調用NSRunLoop *runloop = [NSRunLoop currentRunLoop];獲取RunLoop對象的時候，就會創建RunLoop）；b runloop退出的條件：app退出；線程關閉；設置最大時間到期；modeItem為空；c 同一時間一個runloop只能在一個mode，切換mode只能退出runloop，再重進指定mode（隔離modeItems使之互不干擾）；d 一個item可以加到不同mode；一個mode被標記到commonModes里（這樣runloop不用切換mode）。

啟動Runloop：

// 用DefaultMode啟動void CFRunLoopRun(void) {    CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), kCFRunLoopDefaultMode, 1.0e10, false);}// 用指定的Mode啟動，允許設置RunLoop最大時間（假無限循環），執行完畢是否退出int CFRunLoopRunInMode(CFStringRef modeName, CFTimeInterval seconds, Boolean stopAfterHandle) {    return CFRunLoopRunSpecific(CFRunLoopGetCurrent(), modeName, seconds, returnAfterSourceHandled);}

• CFRunLoopModeRef：
  數據結構（見上）；
  創建添加：runloop自動創建對應的mode；mode只能添加不能刪除

  // 添加modeCFRunLoopAddCommonMode(CFRunLoopRef runloop, CFStringRef modeName);

類型：

1. kCFRunLoopDefaultMode: 默認 mode，通常主線程在這個 Mode 下運行。2. UITrackingRunLoopMode: 追蹤mode，保證Scrollview滑動順暢不受其他 mode 影響。3. UIInitializationRunLoopMode: 啟動程序后的過渡mode，啟動完成后就不再使用。4: GSEventReceiveRunLoopMode: Graphic相關事件的mode，通常用不到。5: kCFRunLoopCommonModes: 占位mode，作為標記DefaultMode和CommonMode用。

• modeItems：

// 添加移除item的函數（參數：添加/移除哪個item到哪個runloop的哪個mode下）CFRunLoopAddSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopSourceRef source, CFStringRef modeName);CFRunLoopRemoveObserver(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopObserverRef observer, CFStringRef modeName);CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFStringRef mode);

A-- CFRunLoopSourceRef：事件來源

按照官方文檔CFRunLoopSourceRef為3類，但數據結構只有兩類（？？？）Port-Based Sources:與內核端口相關Custom Input Sources:與自定義source相關Cocoa Perform Selector Sources:與PerformSEL方法相關）

數據結構（source0/source1）；

// source0 (manual): order(優先級)，callout(回調函數)CFRunLoopSource {order =..., {callout =... }}// source1 (mach port)：order(優先級)，port:(端口), callout(回調函數)CFRunLoopSource {order = ..., {port = ..., callout =...}

source0：event事件，只含有回調，需要標記待處理（signal），然后手動將runloop喚醒（wakeup）；
source1 ：包含一個 mach_port 和一個回調，被用于通過內核和其他線程發送的消息，能主動喚醒runloop。

B-- CFRunLoopTimerRef：系統內“定時鬧鐘”

NSTimer和performSEL方法實際上是對CFRunloopTimerRef的封裝；runloop啟動時設置的最大超時時間實際上是GCD的dispatch_source_t類型。

數據結構:

// Timer：interval:(鬧鐘間隔), tolerance:(延期時間容忍度)，callout(回調函數)CFRunLoopTimer {firing =..., interval = ...,tolerance = ...,next fire date = ...,callout = ...}

創建與生效；

//NSTimer：  // 創建一個定時器（需要手動加到runloop的mode中） + (NSTimer *)timerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;  // 默認已經添加到主線程的runLoop的DefaultMode中  + (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;// performSEL方法// 內部會創建一個Timer到當前線程的runloop中（如果當前線程沒runloop則方法無效；performSelector:onThread: 方法放到指定線程runloop中）- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay

相關類型（GCD的timer與CADisplayLink)

GCD的timer：
dispatch_source_t 類型，可以精確的參數，不用以來runloop和mode，性能消耗更小。

dispatch_source_set_timer(dispatch_source_t source, // 定時器對象                              dispatch_time_t start, // 定時器開始執行的時間                              uint64_t interval, // 定時器的間隔時間                              uint64_t leeway // 定時器的精度                              );

CADisplayLink ：
Timer的tolerance表示最大延期時間，如果因為阻塞錯過了這個時間精度，這個時間點的回調也會跳過去，不會延后執行。
CADisplayLink 是一個和屏幕刷新率一致的定時器，如果在兩次屏幕刷新之間執行了一個長任務，那其中就會有一幀被跳過去（和 NSTimer 相似，只是沒有tolerance容忍時間），造成界面卡頓的感覺。

C--CFRunLoopObserverRef：監聽runloop狀態，接收回調信息（常見于自動釋放池創建銷毀）

數據結構:

// Observer：order(優先級)，ativity(監聽狀態)，callout(回調函數)CFRunLoopObserver {order = ..., activities = ..., callout = ...}

創建與添加；

// 第一個參數用于分配該observer對象的內存空間// 第二個參數用以設置該observer監聽什么狀態// 第三個參數用于標識該observer是在第一次進入run loop時執行還是每次進入run loop處理時均執行// 第四個參數用于設置該observer的優先級,一般為0// 第五個參數用于設置該observer的回調函數// 第六個參數observer的運行狀態   CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {      // 執行代碼}

監聽的狀態；

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {    kCFRunLoopEntry         = (1UL << 0), // 即將進入Loop    kCFRunLoopBeforeTimers  = (1UL << 1), // 即將處理 Timer    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2), // 即將處理 Source    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5), // 即將進入休眠    kCFRunLoopAfterWaiting  = (1UL << 6), // 剛從休眠中喚醒    kCFRunLoopExit          = (1UL << 7), // 即將退出Loop};

3、Runloop內部邏輯：關鍵在兩個判斷點（是否睡覺，是否退出）

• 代碼實現：

// RunLoop的實現int CFRunLoopRunSpecific(runloop, modeName, seconds, stopAfterHandle) {    // 0.1 根據modeName找到對應mode    CFRunLoopModeRef currentMode = __CFRunLoopFindMode(runloop, modeName, false);    // 0.2 如果mode里沒有source/timer/observer, 直接返回。    if (__CFRunLoopModeIsEmpty(currentMode)) return;    // 1.1 通知 Observers: RunLoop 即將進入 loop。---（OB會創建釋放池）    __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopEntry);    // 1.2 內部函數，進入loop    __CFRunLoopRun(runloop, currentMode, seconds, returnAfterSourceHandled) {        Boolean sourceHandledThisLoop = NO;        int retVal = 0;        do {            // 2.1 通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Timer 回調。            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeTimers);            // 2.2 通知 Observers: RunLoop 即將觸發 Source0 (非port) 回調。            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeSources);            // 執行被加入的block            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);            // 2.3 RunLoop 觸發 Source0 (非port) 回調。            sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSources0(runloop, currentMode, stopAfterHandle);            // 執行被加入的block            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);            // 2.4 如果有 Source1 (基于port) 處于 ready 狀態，直接處理這個 Source1 然后跳轉去處理消息。            if (__Source0DidDispatchPortLastTime) {                Boolean hasMsg = __CFRunLoopServiceMachPort(dispatchPort, &msg)                if (hasMsg) goto handle_msg;            }            // 3.1 如果沒有待處理消息，通知 Observers: RunLoop 的線程即將進入休眠(sleep)。--- (OB會銷毀釋放池并建立新釋放池)            if (!sourceHandledThisLoop) {                __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopBeforeWaiting);            }            // 3.2. 調用 mach_msg 等待接受 mach_port 的消息。線程將進入休眠, 直到被下面某一個事件喚醒。            // -  一個基于 port 的Source1 的事件。            // -  一個 Timer 到時間了            // -  RunLoop 啟動時設置的最大超時時間到了            // -  被手動喚醒            __CFRunLoopServiceMachPort(waitSet, &msg, sizeof(msg_buffer), &livePort) {                mach_msg(msg, MACH_RCV_MSG, port); // thread wait for receive msg            }            // 3.3. 被喚醒，通知 Observers: RunLoop 的線程剛剛被喚醒了。            __CFRunLoopDoObservers(runloop, currentMode, kCFRunLoopAfterWaiting);            // 4.0 處理消息。            handle_msg:            // 4.1 如果消息是Timer類型，觸發這個Timer的回調。            if (msg_is_timer) {                __CFRunLoopDoTimers(runloop, currentMode, mach_absolute_time())            }             // 4.2 如果消息是dispatch到main_queue的block，執行block。            else if (msg_is_dispatch) {                __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(msg);            }             // 4.3 如果消息是Source1類型，處理這個事件            else {                CFRunLoopSourceRef source1 = __CFRunLoopModeFindSourceForMachPort(runloop, currentMode, livePort);                sourceHandledThisLoop = __CFRunLoopDoSource1(runloop, currentMode, source1, msg);                if (sourceHandledThisLoop) {                    mach_msg(reply, MACH_SEND_MSG, reply);                }            }            // 執行加入到Loop的block            __CFRunLoopDoBlocks(runloop, currentMode);            // 5.1 如果處理事件完畢，啟動Runloop時設置參數為一次性執行,設置while參數退出Runloop            if (sourceHandledThisLoop && stopAfterHandle) {                retVal = kCFRunLoopRunHandledSource;            // 5.2 如果啟動Runloop時設置的最大運轉時間到期，設置while參數退出Runloop            } else if (timeout) {                retVal = kCFRunLoopRunTimedOut;            // 5.3 如果啟動Runloop被外部調用強制停止，設置while參數退出Runloop            } else if (__CFRunLoopIsStopped(runloop)) {                retVal = kCFRunLoopRunStopped;            // 5.4 如果啟動Runloop的modeItems為空，設置while參數退出Runloop            } else if (__CFRunLoopModeIsEmpty(runloop, currentMode)) {                retVal = kCFRunLoopRunFinished;            }            // 5.5 如果沒超時，mode里沒空，loop也沒被停止，那繼續loop，回到第2步循環。        } while (retVal == 0);    }    // 6. 如果第6步判斷后loop退出，通知 Observers: RunLoop 退出。--- (OB會銷毀新釋放池)    __CFRunLoopDoObservers(rl, currentMode, kCFRunLoopExit);}

• 函數作用棧顯示：

{    // 1.1 通知Observers，即將進入RunLoop    // 此處有Observer會創建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPush();    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopEntry);    do {        // 2.1 通知 Observers: 即將觸發 Timer 回調。        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeTimers);        // 2.2 通知 Observers: 即將觸發 Source (非基于port的,Source0) 回調。        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeSources);         // 執行Block        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);        // 2.3 觸發 Source0 (非基于port的) 回調。        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE0_PERFORM_FUNCTION__(source0);        // 執行Block        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_BLOCK__(block);        // 3.1 通知Observers，即將進入休眠        // 此處有Observer釋放并新建AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop(); _objc_autoreleasePoolPush();        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopBeforeWaiting);        // 3.2 sleep to wait msg.        mach_msg() -> mach_msg_trap();        // 3.3 通知Observers，線程被喚醒        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopAfterWaiting);        // 4.1 如果是被Timer喚醒的，回調Timer        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_TIMER_CALLBACK_FUNCTION__(timer);        // 4.2 如果是被dispatch喚醒的，執行所有調用 dispatch_async 等方法放入main queue 的 block        __CFRUNLOOP_IS_SERVICING_THE_MAIN_DISPATCH_QUEUE__(dispatched_block);        // 4.3 如果如果Runloop是被 Source1 (基于port的) 的事件喚醒了，處理這個事件        __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_A_SOURCE1_PERFORM_FUNCTION__(source1);        // 5. 退出判斷函數調用棧無顯示    } while (...);    // 6. 通知Observers，即將退出RunLoop    // 此處有Observer釋放AutoreleasePool: _objc_autoreleasePoolPop();    __CFRUNLOOP_IS_CALLING_OUT_TO_AN_OBSERVER_CALLBACK_FUNCTION__(kCFRunLoopExit);}

一步一步寫具體的實現邏輯過于繁瑣不便理解，按Runloop狀態大致分為：

1- Entry：通知OB（創建pool）；2- 執行階段：按順序通知OB并執行timer，source0；若有source1執行source1；3- 休眠階段：利用mach_msg判斷進入休眠，通知OB（pool的銷毀重建）；被消息喚醒通知OB；4- 執行階段：按消息類型處理事件；5- 判斷退出條件：如果符合退出條件（一次性執行，超時，強制停止，modeItem為空）則退出，否則回到第2階段；6- Exit：通知OB（銷毀pool）。

4、Runloop本質：mach port和mach_msg()。

Mach是XNU的內核，進程、線程和虛擬內存等對象通過端口發消息進行通信，Runloop通過mach_msg()函數發送消息，如果沒有port 消息，內核會將線程置于等待狀態 mach_msg_trap() 。如果有消息，判斷消息類型處理事件，并通過modeItem的callback回調(處理事件的具體執行是在DoBlock里還是在回調里目前我還不太明白？？？)。

Runloop有兩個關鍵判斷點，一個是通過msg決定Runloop是否等待，一個是通過判斷退出條件來決定Runloop是否循環。

5、如何處理事件：

• 界面刷新：
  當UI改變（ Frame變化、 UIView/CALayer 的繼承結構變化等）時，或手動調用了 UIView/CALayer 的 setNeedsLayout/setNeedsDisplay方法后，這個 UIView/CALayer 就被標記為待處理。
  蘋果注冊了一個用來監聽BeforeWaiting和Exit的Observer，在它的回調函數里會遍歷所有待處理的 UIView/CAlayer 以執行實際的繪制和調整，并更新 UI 界面。

• 事件響應：
  當一個硬件事件(觸摸/鎖屏/搖晃/加速等)發生后，首先由 IOKit.framework 生成一個 IOHIDEvent 事件并由 SpringBoard 接收， 隨后由mach port 轉發給需要的App進程。
  蘋果注冊了一個 Source1 (基于 mach port 的) 來接收系統事件，通過回調函數觸發Sourece0（所以UIEvent實際上是基于Source0的），調用 _UIApplicationHandleEventQueue() 進行應用內部的分發。
  _UIApplicationHandleEventQueue() 會把 IOHIDEvent 處理并包裝成 UIEvent 進行處理或分發，其中包括識別 UIGesture/處理屏幕旋轉/發送給 UIWindow 等。

• 手勢識別：
  如果上一步的 _UIApplicationHandleEventQueue() 識別到是一個guesture手勢，會調用Cancel方法將當前的touchesBegin/Move/End 系列回調打斷。隨后系統將對應的 UIGestureRecognizer 標記為待處理。
  蘋果注冊了一個 Observer 監測 BeforeWaiting (Loop即將進入休眠) 事件，其回調函數為 _UIGestureRecognizerUpdateObserver()，其內部會獲取所有剛被標記為待處理的 GestureRecognizer，并執行GestureRecognizer的回調。
  當有 UIGestureRecognizer 的變化(創建/銷毀/狀態改變)時，這個回調都會進行相應處理。

• GCD任務：
  當調用 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block) 時，libDispatch 會向主線程的 RunLoop 發送消息，RunLoop會被喚醒，并從消息中取得這個 block，并在回調里執行這個 block。Runloop只處理主線程的block，dispatch 到其他線程仍然是由 libDispatch 處理的。

• timer：（見上modeItem部分）

• 網絡請求：
  關于網絡請求的接口:最底層是Cfsocket層，然后是CFNetwork將其封裝，然后是NSURLConnection對CFNetwork進行面向對象的封裝，NSURLsession 是 iOS7 中新增的接口，也用到NSURLConnection的loader線程。所以還是以NSURLConnection為例。
  當開始網絡傳輸時，NSURLConnection 創建了兩個新線程：com.apple.NSURLConnectionLoader 和 com.apple.CFSocket.private。其中 CFSocket 線程是處理底層 socket 連接的。NSURLConnectionLoader 這個線程內部會使用 RunLoop 來接收底層 socket 的事件，并通過之前添加的 Source0 通知到上層的 Delegate。

  

6、應用：

• 滑動與圖片刷新；
  當tableview的cell上有需要從網絡獲取的圖片的時候，滾動tableView，異步線程會去加載圖片，加載完成后主線程就會設置cell的圖片，但是會造成卡頓?？梢宰屧O置圖片的任務在CFRunLoopDefaultMode下進行，當滾動tableView的時候，RunLoop是在 UITrackingRunLoopMode 下進行，不去設置圖片，而是當停止的時候，再去設置圖片。

- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];  // 只在NSDefaultRunLoopMode下執行(刷新圖片)  [self.myImageView performSelector:@selector(setImage:) withObject:[UIImage imageNamed:@""] afterDelay:ti inModes:@[NSDefaultRunLoopMode]];    }

• 常駐子線程，保持子線程一直處理事件
  為了保證線程長期運轉，可以在子線程中加入RunLoop，并且給Runloop設置item，防止Runloop自動退出。

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {    @autoreleasepool {        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];        [runLoop run];    }}+ (NSThread *)networkRequestThread {    static NSThread *_networkRequestThread = nil;    static dispatch_once_t oncePredicate;    dispatch_once(&oncePredicate, ^{        _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];        [_networkRequestThread start];    });    return _networkRequestThread;}- (void)start {    [self.lock lock];    if ([self isCancelled]) {        [self performSelector:@selector(cancelConnection) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];    } else if ([self isReady]) {        self.state = AFOperationExecutingState;        [self performSelector:@selector(operationDidStart) onThread:[[self class] networkRequestThread] withObject:nil waitUntilDone:NO modes:[self.runLoopModes allObjects]];     [self.lock unlock];

}   }