NSTimer内存问题分析及优雅使用姿势

NSTimer特别容易出现内存泄露问题，这篇文章会分析一下为什么会出现内存泄露，以及如何优雅的解决这个问题。

NSTimer导致内存问题的原因分析

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

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
    _timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:_timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)timerAction {}
@end

这段代码是常见的NSTimer使用方法，然而这段代码会有一个隐患，self无法正常被释放，除非在self的dealloc执行之前调用[_timer invalidate]，self才能正常被释放。此时他们在内存中的引用关系如图

timer内存引用关系简图
我这个例子用的strong修饰timer，所以self强引用着timer, 同时timer也会强引用self，timer运行需要添加到当前线程所运行的runloop中，所以runloop也强引用着timer。当self被pop掉的时候，此时self始终被timer强引用着，从而无法在内存中释放，这也是为什么不能在self的dealloc方法中去做[_timer invalidate]的原因。

最笨的解决方法：在dealloc前手动去释放

上面这段代码，已经出现了内存泄露，只要app没被杀死，self会一直在内存中，那么有种最笨的方法就是手动去释放，例如可以在- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated方法中去做[_timer invalidate]操作，执行完invalidate后，此时runloop不在持有timer, timer也不在持有self,即图中的2和3箭头断开，此时没有任何对象引用着self,self的引用计数为0，从而能够在内存中被释放，self被释放后，timer此时也没对象引用着，即1箭头断开，从而timer也在内存中被释放。
当然这种方法也是会受到一定的业务限制的，例如self上继续push一个viewController的时候，runloop不在引用timer, timer不在引用self, 此时self、timer都在内存中，只不过timer不在运行着了。假如业务场景要求push的时候，timer正常工作，只有selfpop的时候才杀掉timer，此时这种处理方式就显得力不从心了。

那么有什么通用方案能让使用者不在担心内存问题吗

根据上面的分析，我们知道，真正导致self无法释放的原因是timer强引用着，那么如果说timer不强引用self的话，self就能在pop的时候愉快的释放了，开发者也能够在self的dealloc方法中去做[_timer invalidate]操作杀死timer了。

于是在这种思路下，我做了如下尝试

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

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    _timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:weakSelf selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:_timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)timerAction {}
@end

这段代码和上面的代码只有self和weakSelf的差别，此时内存中的引用关系如图

timer内存引用关系简图
注意虚线这里表示弱引用，self的引用计数不+1的。当self被pop的时候，由于没有其它对象引用着他，所以能够正常释放，从而能够正常执行self的dealloc方法，此时1箭头断开，在self的dealloc方法中执行[_timer invalidate]，此时3和2断开，timer也从内存中被释放。
看起来没有任何地方违背理论基础，貌似一切大功告成。然后通过实际调试测试发现，虽然我试图让timer持有weakSelf，然而实际并没生效，timer依然会强引用self。

所以这种尝试失败，不过具体更深层次的原因我还不知道，我只知道我想让timer强引用weakSelf，而timer依然强引用了self, 可能苹果出于安全考虑，为了确保执行事件的target始终存在，在内部做了什么特殊操作，因为self一旦被释放，weakSelf将会指向nil, timer的target对象也就为nil了。

终极解决姿势

说道终极解决姿势得感谢github开源代码的各路豪杰，我也是在第三方库中看到的解决方案。这里其实就是通过消息转发机制巧妙的解决了这个问题。

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

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
    _timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:[JLWeakProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerAction) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:_timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

- (void)timerAction {}
@end

此时他们在内存中的引用关系如图

timer内存引用关系简图

这里的核心点就在JLWeakProxy上，timer的直接target对象其实是JLWeakProxy, 也就是说，timer其实是通过JLWeakProxy对象去执行selector方法的，只不过在JLWeakProxy内部，弱引用着self, 并且会把消息转发给self去执行selector方法。
从内存引用简图可以看出，popself的时候，self能够正常释放，从而dealloc方法能够正常被执行，在dealloc中做[_timer invalidate]操作，此时runloop不在引用timer, timer 也不在引用JLWeakProxy，从而内存也就都被释放了。

关于消息转发这里不做解释说明，感兴趣的可以看看我整理的iOS Runtime: 消息转发，下面贴出JLWeakProxy实现。

@interface JLWeakProxy : NSProxy

@property (nullable, nonatomic, weak, readonly) id target;

- (instancetype)initWithTarget:(id)target;

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;

@end

@implementation JLWeakProxy

- (instancetype)initWithTarget:(id)target {
    _target = target;
    return self;
}

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target {
    return [[JLWeakProxy alloc] initWithTarget:target];
}

- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)selector {
    return _target;
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    void *null = NULL;
    [invocation setReturnValue:&null];
}

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)selector {
    return [NSObject instanceMethodSignatureForSelector:@selector(init)];
}

- (BOOL)respondsToSelector:(SEL)aSelector {
    return [_target respondsToSelector:aSelector];
}

- (BOOL)isEqual:(id)object {
    return [_target isEqual:object];
}

- (NSUInteger)hash {
    return [_target hash];
}

- (Class)superclass {
    return [_target superclass];
}

- (Class)class {
    return [_target class];
}

- (BOOL)isKindOfClass:(Class)aClass {
    return [_target isKindOfClass:aClass];
}

- (BOOL)isMemberOfClass:(Class)aClass {
    return [_target isMemberOfClass:aClass];
}

- (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)aProtocol {
    return [_target conformsToProtocol:aProtocol];
}

- (BOOL)isProxy {
    return YES;
}

- (NSString *)description {
    return [_target description];
}

- (NSString *)debugDescription {
    return [_target debugDescription];
}

@end