イベントループ (event loop)、メッセージディスパッチャ (message dispatcher)、メッセージループ (message loop)、メッセージポンプ (message pump)、ランループ (run loop) とは、プログラム内でイベントやメッセージを待ち受け、それらをディスパッチ(配送)する構成要素である。内部または外部の「イベントプロバイダー」(通常、イベントが到着するまで要求をブロックする)に要求することで動作し、次いで適当なイベントハンドラー (event handler) を呼び出す(イベントのディスパッチ)。イベントプロバイダーが後述のファイルインタフェースに従う場合、イベントループは reactor と連携する形で使われることがあり、`select()` または `poll()` を使ってファイルインタフェースにアクセスする。イベントループはほぼ常にメッセージの発信元とは非同期に動作する。

イベントループはプログラムの中心的制御構造となっていることが多い。そのためそれをメインループ (main loop) またはメインイベントループ (main event loop) とも呼ぶ。そのようなプログラムではイベントループが最上位の制御構造となっており、そのため「メイン」と名づけられている。

## メッセージパッシング

メッセージポンプという呼称は、プログラムのメッセージキュー(通常OSが割り当て、OSが所有する)からメッセージを汲み上げ、そのプログラム内で処理することに由来する。厳密には、イベントループはプロセス間通信の実装法の1つである。実のところメッセージ処理は多くのシステムに存在し、例えばMachのカーネルレベルのコンポーネントにもある。イベントループはメッセージを使用するシステムの実装技法の1つである。

## 代替手法

この手法は以下のような他の手法とは対照的である:

- 古くからある、単純に一回動作して終了するプログラム。この種のプログラムは情報処理の最初期からあり、ユーザーとの対話手段を持たない。現在も主にCUI指向のプログラムでよく使われている。各種パラメータを指定して起動される。
- メニュー駆動型設計。この場合も一種のメインループは存在するが、ユーザーから見てイベント駆動的ではない。イベント駆動の代わりとして、階層型のメニューを順次選択していって、希望する動作を指定する。このメニューを通した限定的な対話性がある。

## 例

GUIが主流となったため、多くのアプリケーションがメインループを持つようになった。`get_next_message()` というルーチンは一般にOSが提供するもので、メッセージが到着するまでブロックされる。したがってこのループが動作するのは処理すべきものが存在する場合だけである。

## ファイルインタフェース

UNIXでは「あらゆるものはファイルである」というパラダイムにより、ファイルベースのイベントループが自然に生まれた。ファイルの読み書きだけでなく、プロセス間通信、ネットワーク通信、デバイス制御が全てファイルI/Oで行われ、対象はファイル記述子で指定される。selectおよびpollシステムコールを使えば、複数のファイル記述子の状態変化を同時に監視でき、読み込むべきデータが到着したことを検知できる。

例として、継続的に更新されるファイルから読み込んでその内容を X Window System に表示するPythonプログラムを示す。クライアントとはソケットを通じて通信する。

### シグナル処理

UNIXでファイルインタフェースに従わない数少ない例として、非同期イベント(シグナル)がある。シグナルはシグナルハンドラで受信する。シグナルハンドラは小さな制限されたコードであり、それが動作中はプログラム本体の処理はサスペンドされる。`select()`でブロック中にシグナルを受信して処理した場合、selectは`EINTR`というエラーコードを伴って早期に戻る。プログラムがCPUを使用している間にシグナルを受信すると、シグナルハンドラを実行する間は本体の実行がサスペンドされる。

したがってシグナルを考慮するには、シグナルハンドラで大域変数のフラグをセットし、イベントループの`select()`呼び出しの直前と直後でそのフラグをチェックすればよい。フラグがセットされていたら、ファイル記述子でのイベントと同様にシグナルを処理する。しかしながら、この技法では競合状態が生じる。フラグのチェックと`select()`呼び出しの間にシグナルが到着した場合、`select()`が他の理由で戻るまでシグナルを処理できない。

この問題を解決するため、POSIXではpselectシステムコールを提供している。これはselectに似ているが`sigmask`という引数が追加されており、シグナルのマスクを設定できる。これを使えば、普段はシグナルをマスクしておき、selectを呼び出している間だけマスクを解除することができる。すると、シグナルは select がイベントを待ち受けている間だけ受信されることになる。ただし、`pselect()`が利用可能となったのは比較的最近のことで、たとえばLinuxの場合、Linuxカーネルのバージョン2.6.16より以前の版では`pselect()`システムコールは実装されておらず、glibcでは競合状態の問題をはらんだ実装がなされていた。

より汎用的な代替技法として、非同期イベントをself-pipe trickと呼ばれる技法でファイルベースのイベントに変換してやる技法がある。これはシグナルハンドラでパイプに1バイトを書き込み、そのパイプのもう一方の端を主プログラムがselectで監視するという技法である。Linuxカーネル 2.6.22では、`signalfd()`という新システムコールが追加された。これはシグナル受信用の特別なファイル記述子を生成する。

## 実装例

### Windowsアプリケーション

Windowsにてユーザーとやりとりするプロセスを動作させる場合、イベントに応答するためのメッセージループが必須である。Windowsではイベントとメッセージは同等視される。イベントとしては、ユーザーとのやりとり、ネットワークのトラフィック、システム処理、タイマー、プロセス間通信などがある。対話型でないI/Oのみのイベントについては、I/O完了ポートがある。I/O完了ポートのループはメッセージループとは別に動作し、メッセージループと相互作用することがない。

大抵のWin32アプリケーションの「心臓部」は`WinMain()`関数であり、ループ内で`GetMessage()`を呼び出す。`GetMessage()`はメッセージまたは「イベント」を受信するまでブロックする。何らかの選択的処理の後`DispatchMessage()`を呼び出し、対応するハンドラー用のコールバック関数 (ウィンドウプロシージャ: WindowProc) にメッセージをディスパッチする。専用のウィンドウプロシージャのないメッセージは`DefWindowProc()`というデフォルトのハンドラーにディスパッチする。`RegisterClass()`でウィンドウクラスを登録する際にウィンドウプロシージャの関数ポインタを指定することができ、`DispatchMessage()`はメッセージの送信先ウィンドウハンドル (`HWND`) に対応するウィンドウプロシージャを呼び出す。

以下はMicrosoft Docs (旧MSDNライブラリ) に記載されている、メッセージループの実装例のひとつである:

そのほか、ブロッキングせずにメッセージキューからメッセージを読み取る`PeekMessage()`を使う方法もある。

#### メッセージの順序性

より最近のWindowsでは、システムや周辺機器が受信した順序でメッセージループにメッセージが到達することを保証している。これはマルチスレッドアプリケーションの設計で必須となる。

ただし、一部のメッセージには異なる規則が適用され、常に最後に受信されるメッセージや文書化された特別な優先順位で受信されるメッセージがある。

#### フレームワーク

MFC、Windows Forms、WPFといったアプリケーションフレームワークでは、ライブラリ側で既定のメッセージループの実装を持っているため、通常はアプリケーションコードで明示的に記述する必要はない。アプリケーションで必要となるイベントハンドラーのみを記述していく「イベント駆動型プログラミング」のスタイルを用いて効率的に開発できる。ただし、必要に応じてメッセージループを詳細にカスタマイズしたり、異なるフレームワークを相互運用したりするためのAPIも用意されている。

### Xlibのイベントループ

Xlibを直接使用するXアプリケーションは、`XNextEvent`ファミリの関数を中心に構築される。`XNextEvent`はイベントキューにイベントが到着するまでブロックし、イベントを受け取ると即座にアプリケーションが適切にそれを処理する。Xlibのイベントループが扱うのはウィンドウシステムのイベントのみである。他のファイルやデバイスについても待ち受ける必要がある場合は `ConnectionNumber` などのプリミティブからイベントループを自前で構築する必要があるが、一般にマルチスレッドを採用することが多い。

Xlibを直接使用するプログラムは少ない。より一般的にはXlib上に構築されたGUIツールキットを使用する。例えば、X Toolkit Intrinsics (Xt) 上のツールキットでは `XtAppAddInput()` と `XtAppAddTimeout()` を使用する。

なお、シグナル受信時の状態が不定であるため、シグナルハンドラからXlib関数を呼び出すのは危険である。

### GLibのイベントループ

GLibのイベントループはGTK+(現・GTK)向けに作られたが、今ではD-BusなどのGUI以外のアプリケーションでも使われている。ファイル記述子群で監視したいリソースを指定する。シグナルを受信するかタイムアウトすると、ブロック状態から復帰する。GLibはファイル記述子と子プロセス終了のイベントを組み込みでサポートしているが、prepare-check-dispatch モデルの対象として任意のイベントを加えることが可能である。

GLibのイベントループを使っているアプリケーションライブラリとしては、GStreamerやGnomeVFSの非同期IOメソッド群があるが、最大のクライアントライブラリはGTKである。ウィンドウシステムからのイベント(Xの場合、Xのソケットからの読み込み)はGTK+イベントに変換され、アプリケーションのウィジェットオブジェクト上のGLibシグナルとして発せられる。

### macOSのループ

macOSではスレッド毎に1つのCFRunLoopがあり、それに任意個のソース(イベント源)とオブザーバ(ハンドラ)を対応させることができる。そのループがメッセージのキューイングとディスパッチを行い、それを通してソースとオブザーバがやりとりする。

CocoaではCFRunLoopがNSRunLoopに抽象化されており、任意のメッセージをキューイングして任意のオブジェクトにディスパッチできる。

### Androidのメッセージループ

Java言語向けのAndroid SDKにおけるアプリケーションフレームワークには、メッセージを表現する`android.os.Message`クラス、メッセージキューを表現する`android.os.MessageQueue`クラス、メッセージループの実装である`android.os.Looper`クラス、メッセージの送信と処理を担当する`android.os.Handler`クラスなどが用意されている。ただし、`Looper.loop()`メソッドの実装に使われている`MessageQueue.next()`メソッドなどがAPIとして公開されていないため、メッセージループを独自に実装することはできない。

Android NDKでは、POSIXパイプと`ALooper`関連APIを利用して、ネイティブスレッド上にメッセージループを独自に実装することができる。NativeActivityのサンプルには、`ALooper`を利用したメッセージループの実装が含まれている。