iOS之深入探究CADisplayLink和NSTimer的对比和内存溢出问题

CADisplayLink的基本说明和使用

一、什么是CADisplayLink？

• 简单地说，它就是一个定时器，每隔几毫秒刷新一次屏幕。
• CADisplayLink是一个能让我们以和屏幕刷新率相同的频率将内容画到屏幕上的定时器。在应用中创建一个新的 CADisplayLink 对象，把它添加到一个runloop中，并给它提供一个 target 和 selector 在屏幕刷新的时候调用。
• 一但 CADisplayLink 以特定的模式注册到runloop之后，每当屏幕需要刷新的时候，runloop就会调用CADisplayLink绑定的target上的selector，这时target可以读到 CADisplayLink 的每次调用的时间戳，用来准备下一帧显示需要的数据。
• 在添加进runloop的时候应该选用高一些的优先级，来保证动画的平滑。可以设想一下，在动画的过程中，runloop被添加进来了一个高优先级的任务，那么，下一次的调用就会被暂停转而先去执行高优先级的任务，然后在接着执行 CADisplayLink 的调用，从而造成动画过程的卡顿，使动画不流畅。

二、CADisplayLink属性和方法

• 方法

// 生成实例
+(CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel;

// 将实例加入到一个选定的runloop中，事件就能被触发了。
-(void)addToRunLoop:(NSRunLoop *)runloop forMode:(NSString *)mode;

// 从某个runloop中移除当前实例
-(void)removeFromRunLoop:(NSRunLoop *)runloop forMode:(NSString *)mode;

// 计时器销毁：首先是把本身（定时器）从NSRunLoop中移除，然后就是释放对‘target’对象的强引用，从而解决定时器带来的内存泄露问题。
-(void)invalidate;

• 属性
  ① duration属性：提供了每帧之间的时间，也就是屏幕每次刷新之间的的时间。该属性在target的selector被首次调用以后才会被赋值。selector的调用间隔时间计算方式是：时间=duration×frameInterval。 可以使用这个时间来计算出下一帧要显示的UI的数值。但是 duration只是个大概的时间，如果CPU忙于其它计算，就没法保证以相同的频率执行屏幕的绘制操作，这样会跳过几次调用回调方法的机会。
  ② frameInterval属性：是可读可写的NSInteger型值，标识间隔多少帧调用一次 selector 方法，默认值是1，即每帧都调用一次。如果每帧都调用一次的话，对于iOS设备来说那刷新频率就是60HZ也就是每秒60次，如果将 frameInterval 设为2 那么就会两帧调用一次，也就是变成了每秒刷新30次。
  ③ pause属性：控制CADisplayLink的运行。当想结束一个CADisplayLink的时候，应该调用-(void)invalidate 从runloop中删除并删除之前绑定的 target 跟 selector；
  ④ timestamp属性: 只读的CFTimeInterval值，表示屏幕显示的上一帧的时间戳，这个属性通常被target用来计算下一帧中应该显示的内容。

CADisplayLink 与 NSTimer 的对比

一、原理不同

• CADisplayLink是一个能让我们以和屏幕刷新率同步的频率将特定的内容画到屏幕上的定时器类。CADisplayLink 以特定模式注册到 runloop 后，每当屏幕显示内容刷新结束的时候，runloop就会向 CADisplayLink 指定的 target 发送一次指定的 selector 消息， CADisplayLink类对应的 selector 就会被调用一次。
• NSTimer以指定的模式注册到runloop后，每当设定的周期时间到达后，runloop会向指定的target发送一次指定的selector消息。

二、周期设置方式不同

• iOS设备的屏幕刷新频率(FPS)是60Hz，因此CADisplayLink的selector 默认调用周期是每秒60次，这个周期可以通过frameInterval属性设置， CADisplayLink的selector每秒调用次数=60/ frameInterval。比如当 frameInterval设为2，每秒调用就变成30次。因此， CADisplayLink 周期的设置方式略显不便。
• NSTimer的selector调用周期可以在初始化时直接设定，相对就灵活的多。

三、精确度不同

• iOS设备的屏幕刷新频率是固定的，CADisplayLink在正常情况下会在每次刷新结束都被调用，精确度相当高。
• NSTimer的精确度就显得低了点，比如NSTimer的触发时间到的时候，runloop如果在忙于别的调用，触发时间就会推迟到下一个runloop周期。更有甚者，在OS X v10.9以后为了尽量避免在NSTimer触发时间到了而去中断当前处理的任务，NSTimer新增了tolerance属性，让用户可以设置可以容忍的触发的时间范围。

四、使用场合

• 从原理上不难看出， CADisplayLink 使用场合相对专一， 适合做界面的不停重绘，比如视频播放的时候需要不停地获取下一帧用于界面渲染。
• NSTimer的使用范围要广泛的多，各种需要单次或者循环定时处理的任务都可以使用。

CADisplayLink 和 NSTimer 的使用

一、CADisplayLink的使用

• 创建初始化

	self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self
         selector:@selector(handleDisplayLink:)];
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop]
      forMode:NSDefaultRunLoopMode];

• 停止方法

	[self.displayLink invalidate];
    self.displayLink = nil;

• handleDisplayLink实现：

 - (void)handleDisplayLink:(CADisplayLink *)displayLink {
  // do something
}

• 当把CADisplayLink对象add到runloop中后，selector就能被周期性调用，类似于NSTimer被启动了；执行invalidate操作时， CADisplayLink对象就会从runloop中移除，selector 调用也随即停止，类似于NSTimer的invalidate方法。

二、NSTimer 的使用

• 创建初始化

// 方法一
NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(action:) userInfo:nil repeats:YES]; 

// 方法二
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(action:) userInfo:nil repeats:YES]; 
[[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 

• 释放

[timer invalidate]; 

• 调用创建方法后，target对象的计数器会加1，直到执行完毕，自动减1。如果是循环执行的话，就必须手动关闭，否则可以不执行释放方法。
• 存在延迟 ，不管是一次性的还是周期性的timer的实际触发事件的时间，都会与所加入的RunLoop和RunLoop Mode有关，如果此RunLoop正在执行一个连续性的运算，timer就会被延时出发。重复性的timer遇到这种情况，如果延迟超过了一个周期，则会在延时结束后立刻执行，并按照之前指定的周期继续执行。

CADisplayLink 与 NSTimer 的内存泄漏

一、产生原因分析

    // CADisplayLink
	self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self
         selector:@selector(handleDisplayLink:)];
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop]
      forMode:NSDefaultRunLoopMode];

   // NSTimer
	NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(action:) userInfo:nil repeats:YES]; 
    [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode]; 

• 如上代码NSTimer和CADisplayLink都需要加入到NSRunloop里面才能生效，NSRunloop强引用了NSTimer和CADisplayLink对象，同时NSTimer和CADisplayLink对象又把self设置成了自己的target，于是它们强引用了self，因为self一直被Runloop强引用所以就释放不了，造成内存泄漏。

二、解决方案

• 在对象dealloc之前使用invalidate方法停止Timer，这样Timer就会被释放。不会造成内存泄漏。但是如果想让Timer一直运行直到对象被dealloc的时候才被停止，显然这个方法并不适用，因为如果不调用invalidate方法，对象根本不会被销毁，deallco方法根本不会执行。
• 为了满足在对象销毁的时候停止定时器的需求，还有一种方案就是替换target，比较常见的是让NSTimer类自己作为target，配合block传递需要执行的方法。使用的时候需要注意block的循环引用问题，在闭包中使用self需要改为weak引用。

#import "NSTimer+YDWTimerTarget.h"

@implementation NSTimer (YDWTimerTarget)

+ (NSTimer *)ydw_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval repeat:(BOOL)yesOrNo block:(void (^)(NSTimer *))block{
    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval target:self selector:@selector(startTimer:) userInfo:[block copy] repeats:yesOrNo];
}

+ (void)startTimer:(NSTimer *)timer {
    void (^block)(NSTimer *timer) = timer.userInfo;
    if (block) {
        block(timer);
    }
}
@end

• (void)timerWithTimeInterval: repeats: block:支持了这种block的形式，完全处理了这种内存泄漏的情况。
• CADisplayLink的内存泄漏的产生和NSTimer类似。