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iOS面试总结——精确定时器

百家作者：iOS开发 2018-08-11 12:14:28

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作者：没了蜡笔de小新
链接：https://www.jianshu.com/p/202365e78ecc
iOS开发整理发布，转载请联系作者获得授权

话不多说，进入正题

定时器相信大家肯定不会陌生，iOS中常用的定时器有三种，分别是NSTimer，CADisplayLink和GCD。

NSTimer

两种方式创建

    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
    // 停止定时器
    [timer invalidate]; 
     timer == nil

创建方式2

    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
    // 将定时器添加到runloop中，否则定时器不会启动
    [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
    // 停止定时器
    [timer invalidate];
    timer == nil

方式1会自动将创建的定时器以默认方式添加到当前线程runloop中，而无需手动添加。但是在此种模式下，当滚动屏幕时runloop会进入另外一种模式，定时器会暂停，为了解决这种问题，可以像方式2那样把定时器添加到NSRunLoopCommonModes模式下。

方式1和方式2在设置后都会在间隔设定的时间（本例中设置为2s）后执行test方法，如果需要立即执行可以使用下面的代码。
[time fire];

不过，NSTimer相对来说是不精确的，参考苹果官方文档介绍timer
咳咳，鸟语，笔者大致翻译了一下重点内容?

1.NSTimer被添加到特定mode的runloop中；
2.该mode型的runloop正在运行；
3.到达激发时间。因为一个run loop需要管理大量的输入源，为了提NSTimer的效率，时间间隔限制为50-100毫秒比较合理。如果一个NSTimer的激发时间
出现在一个耗时的方法中，或者当前run loop的mode没有监测该NSTimer，那么定时器就不会被激发，直到下一次run loop检测到该NSTimer时才会激发。
因此,NSTimer的实际激发时间很有可能会比规划时间延后一段时间。

哎，再来这样解释一下

1.NSTimer加在main runloop中，模式是NSDefaultRunLoopMode，main负责所有主线程事件，例如UI界面的操作，复杂的运算，这样在同一个runloop中timer就会产生阻塞。
2.模式的改变。主线程的 RunLoop 里有两个预置的 Mode：kCFRunLoopDefaultMode 和 UITrackingRunLoopMode。
当你创建一个 Timer 并加到 DefaultMode 时，Timer 会得到重复回调，但此时滑动一个ScrollView时，RunLoop 会将 mode 切换为 TrackingRunLoopMode，这时 Timer 就不会被回调，并且也不会影响到滑动操作。所以就会影响到NSTimer不准的情况。
PS:DefaultMode 是 App 平时所处的状态，rackingRunLoopMode 是追踪 ScrollView 滑动时的状态。

解决办法

方案1.在主线程中进行NSTimer操作，但是将NSTimer实例加到main runloop的特定mode（模式）中。避免被复杂运算操作或者UI界面刷新所干扰。
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:YES];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

方案2.在子线程中进行NSTimer的操作，再在主线程中修改UI界面显示操作结果；
- (void)timer2 {
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(newThread) object:nil];
    [thread start];
}
- (void)newThread {
    @autoreleasepool {
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(showTime) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
      }
}

CADisplayLink

    CADisplayLink *displayLink = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(test:)];
    // 将创建的displaylink添加到runloop中，否则定时器不会执行
    [displayLink addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    // 停止定时器
    [displayLink invalidate];
    displayLink = nil;  
当把CADisplayLink对象add到runloop中后，selector就能被周期性调用，类似于重复的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

需要注意的地方

调用时机

CADisplayLink是一个和屏幕刷新率同步的定时器类。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，所以可以使用CADisplayLink做一些和屏幕操作相关的操作。

重要属性

1.frameInterval
  NSInteger类型的值，用来设置间隔多少帧调用一次selector方法，默认值是1，即每帧都调用一次。
2.duration
  readOnly的CFTimeInterval值，表示两次屏幕刷新之间的时间间隔。需要注意的是，该属性在target的selector被首次调用以后才会被赋值。selector的调用间隔时间计算方式是：调用间隔时间 = duration × frameInterval。
3.timestamp
只读的CFTimeInterval值，表示屏幕显示的上一帧的时间戳，这个属性通常被target用来计算下一帧中应该显示的内容。

CADisplayLink注意点总结

注意点：
iOS并不能保证能以每秒60次的频率调用回调方法，这取决于：
1、CPU的空闲程度
如果CPU忙于其它计算，就没法保证以60HZ执行屏幕的绘制动作，导致跳过若干次调用回调方法的机会，跳过次数取决CPU的忙碌程度。
2、执行回调方法所用的时间
如果执行回调时间大于重绘每帧的间隔时间，就会导致跳过若干次回调调用机会，这取决于执行时间长短。

总结：
从原理上不难看出，CADisplayLink使用场合相对专一，适合做界面的不停重绘，比如视频播放的时候需要不停地获取下一帧用于界面渲染。

GCD定时器

一次性定时

 dispatch_time_t timer = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1.0 * NSEC_PER_SEC);

 dispatch_after(timer, dispatch_get_main_queue(), ^(void){

        NSLog(@"GCD-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

重复执行的定时器

{
    //0.创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    //1.创建GCD中的定时器
    /*
     第一个参数:创建source的类型 DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER:定时器
     第二个参数:0
     第三个参数:0
     第四个参数:队列
     */
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

    //2.设置时间等
    /*
     第一个参数:定时器对象
     第二个参数:DISPATCH_TIME_NOW 表示从现在开始计时
     第三个参数:间隔时间 GCD里面的时间最小单位为 纳秒
     第四个参数:精准度(表示允许的误差,0表示绝对精准)
     */
    dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 1.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);

    //3.要调用的任务
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        NSLog(@"GCD-----%@",[NSThread currentThread]);
    });

    //4.开始执行
    dispatch_resume(timer);

    //
    self.timer = timer;
}

注意的地方：此处注意一定要强引用定时器，否则定时器执行到 } 后将会被释放，无定时效果。GCD定时器时间非常精准，最小的定时时间可以达到1纳秒，所以用在非常精确的定时场合。

补充一下

NSObject的方法也有类似功能的方法

- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay;

敲黑板总结

1.NSTimer和performSelector必须保证有一个活跃的runloop。

performSelector和scheduledTimerWithTimeInterval方法都是基于runloop的。我们知道，当一个应用启动时，系统会开启一个主线程，并且把主线程的runloop激活，也就是run起来，并且主线程的runloop是不会停止的。所以，当这两个方法在主线程可以被正常调用。但情况往往不是这样的。实际编码中，我们更多的逻辑是放在子线程中执行的。而子线程的runloop是默认关闭的。这时如果不手动激活runloop，performSelector和scheduledTimerWithTimeInterval的调用将是无效的。

2.NSTimer的创建与撤销必须在同一个线程操作、performSelector的创建与撤销必须在同一个线程操作。

3.内存管理有潜在泄露的风险

scheduledTimerWithTimeInterval方法将target设为A对象时，A对象会被这个timer所持有，也就是会被retain一次，timer会被当前的runloop所持有。performSelector:withObject:afterDelay:方法实际上是在当前线程的runloop里帮你创建的一个timer去执行任务，所以和scheduledTimerWithTimeInterval方法一样会retain其调用对象。但是，我们往往不希望因为这些延迟操作而影响对象的生命周期，更甚至是，导致对象无法释放。

4.CADisplayLink

iOS设备的屏幕刷新频率(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=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。

NSTimer的selector调用周期可以在初始化时直接设定，相对就灵活的多。
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如果在忙于别的调用，触发时间就会推迟到下一个runloop周期。更有甚者，在OS X v10.9以后为了尽量避免在NSTimer触发时间到了而去中断当前处理的任务，NSTimer新增了tolerance属性，让用户可以设置可以容忍的触发的时间范围。

5.GCD

若使用dispatch_after，系统会帮我们处理线程级的逻辑，这样也我们更易于享受系统对线程所做的优化。除此之外，我们不用关心runloop的问题。并且调用的对象也不会被强行持有，这样上述的内存问题也不复存在。当然，需要注意block会持有其传入的对象，但这可以通过weakself解决。所以在这种延迟操作方案中，使用dispatch_after更佳。

但是呢，dispatch_after有个致命的弱点：dispatch_after一旦执行后，就不能撤销了。而performSelector可以使用cancelPreviousPerformRequestsWithTarget方法撤销，NSTimer也可以调用invalidate进行撤销。（注意：撤销任务与创建timer任务必须在同一个线程，即同一个runloop）所以我们还是得用NSTimer或者performSelector吗？

NO，其实GCD也有timer的功能。

笔者自己封装了利用GCD实现的定时器，大家可以拿去直接使用，GitHub：

https://github.com/aiOSFuture/YQ_SafeGCDTimer

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