内存管理——定时器问题

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内存管理——定时器问题
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CADisplayLink、NSTimer的循环引用问题

CADisplayLink是QuartzCore框架下的的一种定时器，用在跟画图相关的处理当中。NSTimer大家应该很熟悉，是我们最常用的定时器。这两种定时器分别提供如下两个API

+ (CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel;

+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo;

这两个API里面都有target参数，该target会被CADisplayLink/NSTimer强引用。如果CADisplayLink或者NSTimer作为属性被一个视图控制器VC强引用，当我们在调用上述两个API的时候，target参数传VC，这样VC和CADisplayLink/NSTimer之间便会形成引用循环，无法释放，造成内存泄漏。图示如下

NSTimer的解决方案1
通过使用别的API来添加NSTimer，如

 (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;

并且将self通过__weak typeof(self) weakSelf == self;包装成弱指针，传入其中即可。

NSTimer的解决方案2
通过增加一个中间代理对象来打破引用循环。请看下图
如上图所示，在timer和VC之间增加一个代理对象otherObject，timer的强指针target指向otherObject，otherObject的弱指针target指向VC，这样就成功打破了引用循环。我们之所以需要借助第三者来破环，是因为NSTimer并非开源，我们无法修改其内部target的强弱性。因此只能通过一个自定义的代理对象来做一层引用中转，最终打破引用循环。

现在还有一个细节需要处理，增加代理对象otherObject之前，是由timer通过target直接调用VC里面的定时器方法的。现在中间多了一层otherObject，该如何实现定时器方法的调用呢？其实方法蛮多的，相信大家都能想出一些解决方案。这里就直接推荐一种比较巧妙的方法——通过消息转发。如下图
因为代理对象的本质目的，就是打破引用循环，并且传递方法，了解OC消息机制的原理前提下，你应该很好理解消息转发的作用，正好可以巧妙的用在这个场景下。请好好体会一下。

下面是一份代码案例

#import "ViewController.h"
#import "CLProxy.h"

@interface ViewController ()
//@property (nonatomic, strong) CADisplayLink *link;
@property (nonatomic, strong) NSTimer *timer;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //CADisplayLink用来保证调用频率和屏幕的刷帧频率一致，60FPS
//    self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[CLProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(linkTest)];
//    [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:[CLProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

//- (void)linkTest {
//    NSLog(@"%s",__func__);
//}

- (void)timerTest {
    NSLog(@"%s",__func__);
}

-(void)dealloc {
    NSLog(@"%s",__func__);
}

@end

****************????代理类CLProxy???
**************** CLProxy.h  ****************
#import 

@interface CLProxy : NSObject
+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target;
@property (weak, nonatomic) id target;

@end

**************** CLProxy.m  ****************
#import "CLProxy.h"
@implementation CLProxy

+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target {
    CLProxy *proxy = [[CLProxy alloc] init];
    proxy.target = target;
    return proxy;
}


-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return self.target;
}
@end

该方案同样适用于CADisplayLink，不再赘述。

认识NSProxy
大家可能看到过一个类叫NSProxy，但应该很少能用到，这是一个非常特殊的类。我们来对比一下它和NSObject的定义的对比

@interface NSProxy <NSObject> {
    Class	isa;
}

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  ;
}

你可以看到，NSProxy和NSObject是同一层级的，因此也可以吧NSProxy理解成一个基类。他们都遵守协议，他们都没有父类。

那么NSProxy是干嘛用的呢？其实它就是专门用来解决通过中间对象转发消息的问题的。

这里先贴出案例代码

#import "ViewController.h"
#import "CLProxy2.h"

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) NSTimer *timer;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:[CLProxy2 proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

- (void)timerTest {
    NSLog(@"%s",__func__);
}

-(void)dealloc {
    NSLog(@"%s",__func__);
    [self.timer invalidate];
}
@end

****************????代理类CLProxy???
**************** CLProxy2.h  ****************
#import 

@interface CLProxy2 : NSProxy
+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target;
@property (weak, nonatomic) id target;
@end

**************** CLProxy2.m  ****************

#import "CLProxy2.h"

@implementation CLProxy2

+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target {
//NSProxy对象不需要调用init，因为它本来就没有init方法，直接alloc之后就可以使用
    CLProxy2 *proxy = [CLProxy2 alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
    
}

@end

CLProxy2继承自NSProxy，首先还是按照跟之前的案例的套路一样，将VC，timer和CLProxy2链接起来，我们先不在CLProxy2对消息做任何处理，看一下会有什么情况，结果是报错信息

2019-08-26 11:26:13.486949+0800 内存管理[3407:219430] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '*** -[NSProxy methodSignatureForSelector:] called!'

可以看出，向CLProxy2对象发送一个它没有实现的方法（消息），最后会调用methodSignatureForSelector方法。如果你很熟悉**【OC消息机制】**的话，对继承自NSObject的类的实例对象发送消息，如果该对象没有实现对应的方法的话，出现的报错将是

2019-08-26 11:31:01.254135+0800 内存管理[3456:222524] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[CLProxy timerTest]: unrecognized selector sent to instance 0x600000d64210'

也就是经典的unrecognized selector sent to instance。
这是怎么回事呢？其实NSProxy接受到消息之后的处理流程如下

• [proxyObj message]
• （1）到proxyObj的类对象里面寻找对应的方法，找到就调用
• （2）尝试进入父类对象递归查找方法（省略该步骤）
• （3）找不到方法，尝试进行方法动态解析(省略该步骤)
• （4）尝试调用forwardingTargetForSelector进行消息转发`(省略该步骤)
• （5）尝试调用methodSignatureForSelector+forwardInvocation进行消息转发。

因此可以发现，相比较完整的消息机制流程，NSProxy的处理过程中，省略了（2）、（3）、（4）步骤。所以它相比于NSObject，效率更高，我们的今天所讨论的代理对象传递消息问题，正好可以通过NSProxy来解决，提升效率。根绝第（5）步骤，我们只需要在子类里面实现methodSignatureForSelector+forwardInvocation这两个方法即可，上面的CLProxy2.m代码修改如下即可

#import "CLProxy2.h"

@implementation CLProxy2

+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target {
//NSProxy对象不需要调用init，因为它本来就没有init方法，直接alloc之后就可以使用
    CLProxy2 *proxy = [CLProxy2 alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
    
}


-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
    return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    invocation.target = self.target;
    [invocation invoke];
}

@end

以后碰到类似的通过中间对象传递消息的场景，最为推荐的就是利用NSProxy来实现。

标题如果别人问你CADisplayLink、NSTimer是否准时？

相信答案大家都会说：不准时。但是不准时的原因未必每个人都清楚。那这里就来简单梳理一下。
CADisplayLink、NSTimer底层都是靠RunLoop来实现的，也就是可以把它们理解成RunLoop所需要处理的事件。我们知道RunLoop可以拿来刷新UI，处理定时器（CADisplayLink、NSTimer），处理点击滑动事件等非常多的事情。这里，就需要来了解一下RunLoop是如何触发NSTimer任务的。RunLoop每循环一圈，都会处理一定的事件，会消耗一定的时间，但是具体耗时多少这个是无法确定的。
假如你开启一个timer，隔1秒触发定时器事件，RunLoop会开始累计每一圈循环的用时，当时间累计够1秒，就会触发定时器事件。你有兴趣的话，是可以在RunLoop的源码里面找到时间累加相关代码的。可以借助下图来加深理解
如果RunLoop在某一圈任务过于繁重，就可能出现如下情况

所以CADisplayLink、NSTimer是无法保证准时性的。

GCD定时器

GCD的定时器是直接跟系统内核挂钩，不依赖于RunLoop机制，所以时间是相当精准的。GCD定时器的使用非常简单，如下所示

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //初始化定时器
    self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
    //开始时间
    dispatch_time_t startTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0*NSEC_PER_SEC);
    //间隔时间
    uint64_t intervalTime = 1.0;
    //误差时间
    uint64_t leewayTime = 0;
    //设置定时器时间
    dispatch_source_set_timer(self.timer, startTime, 1.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
    //设置定时器回调事件
    dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
        //定时器事件代码
        NSLog(@"GCD定时器事件");
        //如果定时器不需要重复，可以在这里取消定时器
        dispatch_source_cancel(self.timer);
    });
    //运行定时器
    dispatch_resume(self.timer);
    
}

GCD计时器细节：我们之前在RunLoop一章中讨论过使用NSTimer被界面滑动事件阻塞的问题，置于相同的场景下（GCD定时器放主线程），GCD定时器是不会受到UI界面滑动的印象的，其根本原因就是在于GCD定时器跟RunLoop是没有关系的,它们是两套独立的机制，因此GCD的定时器不会受到RunLoopMode的约束。大家可以自己通过代码体会一下。

另外需要注意一下，ARC环境下，GCD里面的创建的一些对象都是不需要销毁的。GCD已经帮我们做好了内存管理相关的事情。