趣味NSTimer

NSTimer

大家都知道NSTimer不准，那到底是怎么个不准法，其原因是啥呢？ 先上代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self initTimer];   //这个函数里去初始化timer。
}

-(void)initTimer{
     NSTimer* timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0f repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
        NSLog(@"ddd");
    }];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    [timer fire];
}

2020-07-18 22:01:14.676404+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:15.508842+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:16.508356+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:17.509282+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:18.509263+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:19.509406+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:20.508536+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:21.509202+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:22.508868+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:23.509636+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:24.509635+0800 testMySort[97584:6739614] ddd

这是普通的创建timer，然后隔1s去输出打印的效果，可以看到，其计时偏差基本在1毫秒以内。在正常的使用中，1毫秒以内偏差的计时可以说是非常准确了，基本是能够满足绝大部分的需求常见的。

1、RunLoop的影响

从上面的代码可以看出，timer被初始化后是加入到主线程的runloop中的，那么runloop是否是到账NSTimer不准确的原因呢？为了验证，给计时任务加点重活。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self initTimer];   //这个函数里去初始化timer。

    // 给主线程增加一些计算繁重的任务
    int count = 0;
    for (int i = 0; i < 1000000000; i++) {
        count += i;
    }
    NSLog(@"timer test");
}

2020-07-18 22:01:11.508069+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:14.651825+0800 testMySort[97584:6739614] timer test
2020-07-18 22:01:14.676404+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:15.508842+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:16.508356+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:17.509282+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:18.509263+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:19.509406+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:20.508536+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:21.509202+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:22.508868+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:23.509636+0800 testMySort[97584:6739614] ddd
2020-07-18 22:01:24.509635+0800 testMySort[97584:6739614] ddd

可以看出，当在一个runloop循环间cpu有大量的计算任务的时候，timer就变得不准了（第1个打印ddd和第2个打印ddd间相差了3s）。
原因分析：
定时器被添加在主线程中，由于定时器在一个RunLoop中被检测一次，所以如果在这一次的RunLoop中做了耗时的操作，当前RunLoop持续的时间超过了定时器的间隔时间，那么下一次定时就被延后了。

解决方法：

在子线程中创建timer，在子线程中进行定时任务的操作，需要UI操作时切换回主线程进行操作

-(void) initTimer{
    NSThread* thread =  [[NSThread alloc]initWithBlock:^{
       NSTimer* timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0f repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
           NSLog(@"ddd");
       }];
       [timer fire];
       [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
       [[NSRunLoop currentRunLoop]run];
    }];
    [thread start];
}

2020-07-18 22:14:45.473855+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:46.478074+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:47.478109+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:48.478181+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:48.819898+0800 testMySort[97978:6762615] timer test
2020-07-18 22:14:49.478246+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:50.478134+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:51.478131+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:52.478157+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:53.478236+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:54.479399+0800 testMySort[97978:6762790] ddd
2020-07-18 22:14:55.478285+0800 testMySort[97978:6762790] ddd

从上面的打印的时间可以看出，即便主线程有其他耗时或繁重的计算，也不会影响timer。

2、RunLoop模式的影响

为了验证，我们在当前页面上添加一个tableview，在定时器运行时，我们对tableview进行滑动操作，可以发现，定时器并不会触发下一次的定时任务。

原因分析：

主线程的RunLoop有两种预设的模式，RunLoopDefaultMode和TrackingRunLoopMode。
当定时器被添加到主线程中且无指定模式时，会被默认添加到DefaultMode中，一般情况下定时器会正常触发定时任务。但是当用户进行UI交互操作时（比如滑动tableview），主线程会切换到TrackingRunLoopMode，在此模式下定时器并不会被触发。

解决方法：

添加定时器到主线程的CommonMode中或者子线程中。

其他方式的Timer

1、纳秒级精度的Timer

使用mach_absolute_time()来实现更高精度的定时器。
iPhone上有这么一个均匀变化的东西来提供给我们作为时间参考，就是CPU的时钟周期数（ticks）。
通过mach_absolute_time()获取CPU已运行的tick数量。将tick数经过转换变成秒或者纳秒，从而实现时间的计算。

#include <mach/mach.h>
#include <mach/mach_time.h>
 
static const uint64_t NANOS_PER_USEC = 1000ULL;
static const uint64_t NANOS_PER_MILLISEC = 1000ULL * NANOS_PER_USEC;
static const uint64_t NANOS_PER_SEC = 1000ULL * NANOS_PER_MILLISEC;
 
static mach_timebase_info_data_t timebase_info;

static uint64_t nanos_to_abs(uint64_t nanos) {
    return nanos * timebase_info.denom / timebase_info.numer;
}

void waitSeconds(int seconds) {
    mach_timebase_info(&timebase_info);
    uint64_t time_to_wait = nanos_to_abs(seconds * NANOS_PER_SEC);
    uint64_t now = mach_absolute_time();
    mach_wait_until(now + time_to_wait);
}

理论上这是iPhone上最精准的定时器，可以达到纳秒级别的精度，但是怎样去验证呢？
由于日志的输出需要消耗时间，CPU线程之间的调度也需要消耗时间，所以无法从Log中输出的系统时间来验证其更高的精度，根据我测试的系统时间来看，时间偏差也是在1毫秒以内。

2、GCD定时器

我们知道，RunLoop是dispatch_source_t实现的timer，所以理论上来说，GCD定时器的精度比NSTimer只高不低。

NSTimeInterval interval = 1.0;
_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0));
dispatch_source_set_timer(_timer, dispatch_walltime(NULL, 0), interval * NSEC_PER_SEC, 0);
dispatch_source_set_event_handler(_timer, ^{
    NSLog(@"GCD timer test");
});
dispatch_resume(_timer);

总结

从结果看，NSTimer在其使用场景下足够准了，对于“不准”更多是集中在对其错误的使用方式上，只要我们足够深入了解，正确地使用，就能让它“准”。
实际上，苹果也不推荐使用太高精度的定时器，对于NSTimer，精度在50-100ms都是正常的，如果我们需要足够高精度地进行计时，比如统计APP启动时间、一段任务代码的运行时间等等，NSTimer不是一个好的选择，mach_absolute_time()或者可以帮到你，苹果开发工具也带有更专业的API或者插件提供给开发者。