iOS-内存管理1-定时器、NSProxy

作者: Imkata | 来源:发表于2019-12-20 16:25 被阅读0次

一. CADisplayLink、NSTimer

代码如下：

#import "ViewController.h"
#import "MJProxy.h"

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

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(linkTest)];
    [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

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

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

- (void)dealloc
{
    NSLog(@"%s", __func__);
    [self.link invalidate]; //让定时器停止工作
    [self.timer invalidate]; //让定时器停止工作
}
@end

关于上面两个定时器：

CADisplayLink这个定时器不能设置时间，保证调用频率和屏幕刷帧频率一致。屏幕刷帧频率大概是60FPS，所以这个定时器一般一秒钟调用60次。
创建NSTimer，如果是通过scheduledTimer创建，就是定制好的timer，定时器已经添加到RunLoop里面了。如果是timerWithTimeInterval创建的，就需要自己手动添加定时器到RunLoop里面。
CADisplayLink、NSTimer会对target产生强引用，如果target又对它们产生强引用，那么就会引发循环引用。

显而易见，上面两个定时器都有循环引用的问题。
运行上面代码，从当前VC返回，但是两个定时器还是一直在打印，说明上面代码的确有循环引用问题。

尝试：

如何解决？
可能你会想，使用weakSelf啊，我们试试：

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:weakSelf selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];

运行代码，从当前VC返回，timer定时器还是一直在打印，说明上面方式无效。

为什么不能解决循环引用，以前我们不就是这么解决的吗？
注意了，以前那是block，在block章节我们说过，如果外面是个强指针，blcok引用的时候内部就用强指针保存，如果外面是个弱指针，block引用的时候内部就用弱指针保存，所以对于block我们使用weakSelf有用。但是对于CADisplayLink、NSTimer，无论外面你传弱指针还是强指针，都是传入一个内存地址，定时器内部都是对这个内存地址产生强引用，所以传弱指针没用的。

注意：

就算不使用@property (nonatomic, strong) NSTimer *timer，使用@property (nonatomic, weak) NSTimer *timer，或者使用NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];也会产生循环引用，因为就算VC没有强引用timer，runLoop也会强引用timer，官方文档解释如下：

IMG_0672.JPG

或者我们从如下的结构图中也可以看出timer在RunLoop的哪个地方。

结构.png

MBProgressHUD里面关于定时器的使用：

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:(self.minShowTime - interv) target:self selector:@selector(handleMinShowTimer:) userInfo:nil repeats:NO];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
self.minShowTimer = timer;

MBProgressHUD里面这样使用定时器为什么没循环引用呢？因为设置了repeats:NO(就是不重复)，设置不重复不会产生循环引用。
如果我们只想使用一次定时器，并且不想产生循环引用，也可以仿照MBProgressHUD一样设置repeats:NO。

解决方案①

那么如何解决？
使用block试试，将NSTimer改成block形式的，如下：

__weak typeof(self) weakSelf = self;
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    [weakSelf timerTest];
}];

这时候是，self对定时器强引用，定时器对block强引用，block对self弱引用，不产生循环引用。运行代码，从当前VC返回，timer定时器不打印了，说明上面代码有效。

这时候timer保存下来其实也没啥用，我们可以写成如下，这样写定时器也会正常工作的。

__weak typeof(self) weakSelf = self;
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    [weakSelf timerTest];
}];

解决方案②

换成block可以解决，我们也可以用中间对象解决。

在没使用中间对象之前，引用关系是，self里面的timer强引用着定时器，定时器里面的target强引用着self，产生循环引用。

添加中间对象之后，如下图：

中间对象.png

控制器中的timer强引用着定时器，定时器中的target强引用着中间对象，中间对象的target弱引用着控制器，这样就不会产生循环引用了。

我们需要做的就是当定时器找到中间对象，想要调用中间对象的timerTest方法时，我们让中间对象调用控制器的timerTest方法。

实现代码也很简单，如下：

中间对象，MJProxy.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface MJProxy : NSObject

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;
@property (weak, nonatomic) id target; //用弱引用

@end

中间对象，MJProxy.m

#import "MJProxy.h"

@implementation MJProxy

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

//中间对象找不到timerTest方法，就通过消息转发，转发给控制器
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector
{
    return self.target;
}
@end

ViewController.m

#import "ViewController.h"
#import "MJProxy.h"

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

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[MJProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(linkTest)];
    [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[MJProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

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

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

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

上面代码，中间对象弱引用着控制器。当定时器启动后，会从中间对象中寻找timerTest方法，中间对象中找不到timerTest方法，就通过消息转发，转发给控制器，最后调用控制器的timerTest方法。

运行代码，从当前VC返回，两个定时器都不打印了，说明使用中间对象有效。

对于NSTimer，无论用block解决还是用中间对象解决都可以，但是对于CADisplayLink，因为它没有block的创建方式，所以只能使用中间对象。

二. NSProxy

以前我们说过，iOS中所有的类都继承于NSObject，但是有一个特殊的类：NSProxy（n. 代理人；委托书；代用品）

进入NSProxy的定义：

@interface NSProxy <NSObject> {
    Class   isa;
}

再看看NSObject的定义：

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa ;
}

可以发现，NSProxy和NSObject是同一级别的，都遵守NSObject协议。

① NSProxy的作用

那么NSProxy有什么用呢？
其实，NSProxy就是专门做消息转发的。

那么NSProxy比上面继承于NSObject的中间对象好在哪里呢？
如果调用的是继承于NSObject某个类的方法，那么它的方法寻找流程就是先查缓存，再走消息发送、动态方法解析、消息转发，效率低。
如果调用的是继承于NSProxy某个类的方法，那么它的方法寻找流程是，先看自己有没有这个方法，如果没有，就直接一步到位，来到methodSignatureForSelector方法，效率高。

② NSProxy的使用

自定义MJProxy继承于NSProxy，使用如下：
MJProxy.h

#import <Foundation/Foundation.h>

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

MJProxy.m

#import "MJProxy.h"

@implementation MJProxy

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

//返回方法签名
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel
{
    return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}

//NSInvocation封装了一个方法调用，包括：方法调用者、方法名、方法参数
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation
{
    [invocation invokeWithTarget:self.target];
}
@end

当定时器启动时，会直接到MJProxy中寻找timerTest方法，MJProxy中没有timerTest方法，就会直接调用methodSignatureForSelector方法进行消息转发，转发给控制器后，最后调用控制器的timerTest方法。

③ NSProxy补充

如下代码：

int main(int argc, char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        ViewController *vc = [[ViewController alloc] init];
        MJProxy *proxy = [MJProxy proxyWithTarget:vc]; //继承于NSProxy的类
        MJProxy1 *proxy1 = [MJProxy1 proxyWithTarget:vc]; //继承于NSObject的类
        
        NSLog(@"%d %d",
              [proxy isKindOfClass:[ViewController class]],
              [proxy1 isKindOfClass:[ViewController class]]);
        //打印：1 0
        return UIApplicationMain(argc, argv, nil, NSStringFromClass([AppDelegate class]));
    }
}

打印：1 0

按理说，左边都不是ViewController类型或其子类，为什么第一个会打印1呢？

在GUNstep的NSProxy.m文件中，找到isKindOfClass方法的实现：

- (BOOL) isKindOfClass: (Class)aClass
{
  NSMethodSignature *sig;
  NSInvocation      *inv;
  BOOL          ret;

  sig = [self methodSignatureForSelector: _cmd];
  inv = [NSInvocation invocationWithMethodSignature: sig];
  [inv setSelector: _cmd];
  [inv setArgument: &aClass atIndex: 2];
  [self forwardInvocation: inv];
  [inv getReturnValue: &ret];
  return ret;
}

发现，这个方法直接进行了消息转发，直接转发给ViewController了，最后通过方法寻找流程找到的是ViewController的isKindOfClass方法，所以最后就是调用ViewController的isKindOfClass方法，所以上面会打印1。

三. GCD定时器

主线程的RunLoop承担了大部分的工作，比如：UI界面的刷新、核心动画的执行、点击事件的处理。

1. NSTimer不准时的原因

NSTimer依赖于RunLoop，如果RunLoop的任务过于繁重，可能会导致NSTimer不准时。

如果RunLoop专门做NSTimer的事情的话，那么NSTimer是准时的，如果RunLoop除了在做NSTimer的事情外还做其他事情，那么会导致NSTimer不准时。
就比如说NSTimer是1s执行一次，可能它跑完第一圈发现才用了0.5s，这时候发现还没到1s，所以NSTimer不会执行，但是跑第二圈的时候任务就多了可能就需要0.8s，跑完两圈一共1.3s，这时候发现超过1s了，就会执行NSTimer，这时候NSTimer就不准了，晚了0.3s。

2. GCD定时器

而GCD的定时器会更加准时，因为GCD的定时器是直接和系统内核挂钩的。

GCD定时器的简单使用如下：

- (void)test
{
    
    //传入主队列，定时器就在主线程工作
//    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    //传入非主队列，定时器就在子线程工作
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("timer", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 创建定时器
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    
    // 设置时间
    uint64_t start = 2.0; // 2秒后开始执行
    uint64_t interval = 1.0; // 每隔1秒执行
    /**
     定时器设置
     @param  定时器
     @param  什么时候开始
     @param  定时器延迟多久
     @param  每隔几秒执行
     @param  允许多少误差
     */
    //GCD要求传入纳秒，所以要用秒乘以NSEC_PER_SEC
    dispatch_source_set_timer(timer,
                              dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC),
                              interval * NSEC_PER_SEC, 0);
    
    // 设置block回调
//    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
//        NSLog(@"1111");
//    });
    //设置函数回调
    dispatch_source_set_event_handler_f(timer, timerFire);
    
    // 启动定时器
    dispatch_resume(timer);
    
    self.timer = timer;
}

void timerFire(void *param)
{
    NSLog(@"2222 - %@", [NSThread currentThread]);
}

GCD的定时器是和系统内核挂钩的，所以就算界面上添加一个scrollView，滚动的时候就算RunLoop模式切换了，GCD定时器还会照常工作，因为GCD和RunLoop一点关系都没有。

GCD虽然有使用create，但是在ARC模式下不用你管内存，因为GCD内部已经把内存管理好了。

3. GCD定时器的封装

GCD的定时器比较准时，推荐使用，但是GCD的定时器使用起来比较麻烦，下面封装一下GCD的定时器。

#import "MJTimer.h"

@implementation MJTimer

//只初始化一次
static NSMutableDictionary *timers_; //保存定时器的字典
dispatch_semaphore_t semaphore_;  //信号量
+ (void)initialize
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        timers_ = [NSMutableDictionary dictionary];
        semaphore_ = dispatch_semaphore_create(1);
    });
}

/**
 封装GCD定时器
 
 @param task 任务block
 @param start 开始
 @param interval 间隔
 @param repeats 是否重复
 @param async 是否异步
 @return 返回定时器唯一标识
 */
+ (NSString *)execTask:(void (^)(void))task start:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats async:(BOOL)async
{
    if (!task || start < 0 || (interval <= 0 && repeats)) return nil;
    
    // 队列
    dispatch_queue_t queue = async ? dispatch_get_global_queue(0, 0) : dispatch_get_main_queue();
    
    // 创建定时器
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    
    // 设置时间
    dispatch_source_set_timer(timer,
                              dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC),
                              interval * NSEC_PER_SEC, 0);
    
    //对字典读写，加信号量锁，保证创建任务和取消任务同时只有一个在做
    dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 定时器的唯一标识
    NSString *name = [NSString stringWithFormat:@"%zd", timers_.count];
    // 存放到字典中
    timers_[name] = timer;
    dispatch_semaphore_signal(semaphore_);
    
    // 设置回调
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        task();
        
        if (!repeats) { // 不重复的任务
            [self cancelTask:name];
        }
    });
    
    // 启动定时器
    dispatch_resume(timer);
    
    return name;
}

/**
 封装GCD定时器
 
 @param target 消息发送者
 @param selector 消息
 @param interval 间隔
 @param repeats 是否重复
 @param async 是否异步
 @return 返回定时器唯一标识
 */
+ (NSString *)execTask:(id)target selector:(SEL)selector start:(NSTimeInterval)start interval:(NSTimeInterval)interval repeats:(BOOL)repeats async:(BOOL)async
{
    if (!target || !selector) return nil;
    
    return [self execTask:^{
        if ([target respondsToSelector:selector]) {
//强制消除Xcode警告
#pragma clang diagnostic push
#pragma clang diagnostic ignored "-Warc-performSelector-leaks"
            [target performSelector:selector];
#pragma clang diagnostic pop
        }
    } start:start interval:interval repeats:repeats async:async];
}

/**
 取消任务
 
 @param name 根据唯一标识取消任务
 */
+ (void)cancelTask:(NSString *)name
{
    if (name.length == 0) return;
    
    //对字典读写，加信号量锁，保证创建任务和取消任务同时只有一个在做
    dispatch_semaphore_wait(semaphore_, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    
    //从字典中移除定时器
    dispatch_source_t timer = timers_[name];
    if (timer) {
        dispatch_source_cancel(timer);
        [timers_ removeObjectForKey:name];
    }

    dispatch_semaphore_signal(semaphore_);
}
@end

关于GCD定时器的封装，可以看注释。

上面代码：#pragma clang diagnostic ignored 是用来强制消除Xcode警告的，后面跟的是警告唯一标识，关于警告唯一标识的查看方法，如下：

强制消除警告1.png

强制消除警告2.png

第一步：点击build记录
第二步：找到那个build
第三步：找到那个警告
第四步：找到警告唯一标识

面试题：

使用CADisplayLink、NSTimer有什么注意点？

循环引用的问题
NSTimer不准时的问题

Demo地址：定时器、NSProxy

iOS-内存管理1-定时器、NSProxy

一. CADisplayLink、NSTimer

尝试：

注意：

解决方案①

解决方案②

二. NSProxy

① NSProxy的作用

② NSProxy的使用

③ NSProxy补充

三. GCD定时器

1. NSTimer不准时的原因

2. GCD定时器

3. GCD定时器的封装

面试题：

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