iOS 的各种定时器

这篇将探究一下 iOS 上的四种定时器的实现

NSTimer

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。

创建

有两种创建方式，方法一：

self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:5 target:self selector:@selector(showTime) userInfo:nil repeats:YES];
// 必须加
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
// 如果是非主线程要调用,主线程已经自动运行 runloop 就不需要自己 run 了
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

这个类方法创建出来的对象如果不用 addTimer: forMode 方法手动加入循环池中，将不会循环执行。

这里如果不是用的 NSRunLoopCommonModes 而是 NSDefaultRunLoopMode 那么当界面滑动时，无法执行 showTime 方法回调。当滑动停止时，立刻执行最初的注册的定时事件，之后由于滑动导致未能注册的事件的回调一律忽略。

方法二：

self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(run:) userInfo:@"abc" repeats:NO];

// 下面这两句用来修改模式，如果不想修改默认模式，可以不加
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
// 如果是非主线程要调用,主线程已经自动运行 runloop 就不需要自己 run 了
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

这个方法会将定时器添加到当前的运行循环，运行循环的模式为默认模式。虽然指定了默认模式，但是还是允许你修改模式的。

和 CADisplayLink 一样，NSTimer 也需要手动取消定时器：

1
2
3

//取消定时器  
[self.timer invalidate]; 
self.timer = nil;

NSRunLoop 会强引用 NSTimer，所以外部不需要强引用 timer。

执行N次后结束

可以在外部创建一个计数器，当执行到一定次数后在内部结束：

var runCount = 0

Timer.scheduledTimer(withTimeInterval: 1.0, repeats: true) { timer in
    print("Timer fired!")
    runCount += 1
    if runCount == 3 {
        timer.invalidate()
    }
}

附加 context

创建 timer 时传入的 userInfo 是一个 id 类型。所以可以直接通过 timer 拿到 userInfo 代表的值，需要强转类型：

let context = ["user": "@twostraws"]
Timer.scheduledTimer(timeInterval: 1.0, target: self, selector: #selector(fireTimer), userInfo: context, repeats: true)


@objc func fireTimer(timer: Timer) {
    guard let context = timer.userInfo as? [String: String] else { return }
    let user = context["user", default: "Anonymous"]

    print("Timer fired by \(user)!")
    runCount += 1

    if runCount == 3 {
        timer.invalidate()
    }
}

NSTimer 不准时

NSTimer 是由 RunLoop 控制执行的，当到达时间后，会触发睡眠的 RunLoop 执行定时器方法。但是如果当前 RunLoop 一直在运行，则无法立刻执行定时器方法，导致延时执行。

CADisplayLink

基本用法

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。

使用方式：

- (void)startDisplayLink
{
    self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self
                                                   selector:@selector(handleDisplayLink:)];
    self.displayLink.frameInterval = 3;
    [self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop]
                           forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

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

- (void)stopDisplayLink
{
  	// 注意，下面两步都要做。先从 runloop 里注销 displaylink。再将 displaylink 置为 nil,防止你对已经 invalidate 的对象进行操作。
    [self.displayLink invalidate];
    self.displayLink = nil;
}

当把 CADisplayLink 对象 add 到 runloop 中后（一定要加啊，否则无效），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。

iOS 设备的 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 每秒调用次数为 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。不过 CADisplayLink 适合于需要精度较高的定时。

NSRunLoop 会强引用 CADisplayLink，所以外部也不需要强引用 CADisplayLink

应用之查看 FPS

CADisplayLink 和屏幕的刷新率是一致的，所以可以通过判断一秒钟内 CADisplayLink 执行了多少次来间接知道屏幕刷新率：

与 NSTimer 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如果在阻塞状态，触发时间就会推迟到下一个runloop周期。并且 NSTimer新增了tolerance属性，让用户可以设置可以容忍的触发的时间的延迟范围。
CADisplayLink使用场合相对专一，适合做UI的不停重绘，比如自定义动画引擎或者视频播放的渲染。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。

可以通过 CADisplayLink 和上面的绘图，完成很多动画效果

延迟调用

当调用 NSObject 的 performSelector:afterDelay: 后，实际上其内部会创建一个 Timer 并添加到当前线程的 Run Loop 中。所以如果当前线程没有 Run Loop，则这个方法会失效（注意，这是一个考点，所以在子线程中直接调用该方法是无效的）。

当调用 performSelector:onThread: 时，实际上其会创建一个 Timer 加到对应的线程去，同样的，如果对应线程没有 Run Loop 该方法也会失效。

所以一般还是在主线程调用这些方法，如果实在要在子线程里调用，那么记得在其后调用 [[NSRunLoop currentRunLoop] run];

// 3秒后自动调用self的run:方法，并且传递参数：@"abc"
[self performSelector:@selector(run:) withObject:@"abc" afterDelay:3];
// 在子线程中创建的时候，要开启子线程的 runloop
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

本质上就是一个 NSTimer

GCD

/** 创建定时器对象
 * para1: DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER 为定时器类型
 * para2-3: 中间两个参数对定时器无用
 * para4: 最后为在什么调度队列中使用
 */
dispatch_source_t _gcdTimer; //(不是指针)
_gcdTimer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(0, 0));
/** 设置定时器
 * para2: 任务开始时间
 * para3: 任务的间隔
 * para4: 可接受的误差时间，设置0即不允许出现误差
 * Tips: 单位均为纳秒
 */
dispatch_source_set_timer(_gcdTimer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0.0 * NSEC_PER_SEC);
/** 设置定时器任务
 * 可以通过block方式
 * 也可以通过C函数方式
 */
dispatch_source_set_event_handler(_gcdTimer, ^{
    static int gcdIdx = 0;
    NSLog(@"GCD Method: %d", gcdIdx++);
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    
    if(gcdIdx == 5) {
        // 终止定时器
        dispatch_suspend(_gcdTimer);
    }
});
// 启动任务，GCD计时器创建后需要手动启动
dispatch_resume(_gcdTimer);

GCD 是准时的定时器

注意 dispatch_source_t 并不是一个指针

dispatch_source_t 本身需要强引用，否则会立刻回收，无法完成定时

关于 runloop

我们可以观察到，除了 GCD，另外三种方法都需要把定时器加入当前 runloop 中。这里要强调一点，一般情况下，不要把定时器加到非主线程中去。因为定时器需要线程的 runloop 启动，即 [[NSRunLoop currentRunLoop] run];。对于主线程，这没有任何问题，主线程的 runloop 默认开启。但是对于子线程，我们最好不要启动它的 runloop，这会导致子线程一直处于活动状态而不被回收，从而造成内存泄漏。所以，定时器最好还是加在主线程里吧。如果一定要在子线程里设置，那么一定要在结束的时候，停止运行循环。

关于循环引用问题

定时器包括 CADisplayLink 和 NSTimer 都需要手动通过 invalidate 方法来销毁。这就关系到销毁的时机。

方式一

通过 dealloc 方法销毁：

错误的做法：

__weak typeof(self) wself = self;
self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:wself selector:@selector(selector)];
[self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

- (void)dealloc {
    [self.displayLink invalidate];
}

上面这种弱引用方式是没有用的。因为它们内部会强引用 target。所以其实不会执行 dealloc 方法。

为了打破这种强引用，我们可以新建一个 weakTarget 的类，通过转发实现：

// class WeakTarget
@property (nonatomic, weak) id target;

- (instancetype)initWithTarget:(id)target {
    self = [super init];
    if (self) {
        self.target = target;
    }
    return self;
}

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

使用：

self.displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[[WeakTarget alloc] initWithTarget:self] selector:@selector(selector)];
[self.displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

- (void)dealloc {
    [self.displayLink invalidate];
}

这样，timer 强引用的就不是我们业务相关的类了。

方式二

通过 VC 或者 View 的生命周期销毁。虽然强引用了不会调用 dealloc ，但是生命周期还是会回调的比如在 viewWillDisappear 或者 removeFromSuperView 等方法中。