NSTimer,NSRunLoop,autoreleasepool,多線程的愛恨情仇

引言

NSTimer內(nèi)存泄漏真的是因為vc與timer循環(huán)引用嗎？不是！

小伙伴們都知道，循環(huán)引用會造成內(nèi)存泄漏，所謂循環(huán)引用無非就是強(qiáng)指針連成一個圈。但是，沒連成圈的強(qiáng)指針引用同樣可能造成內(nèi)存泄漏，如NSTimer
注意：timer內(nèi)存泄漏，部分童鞋認(rèn)為是vc與timer循環(huán)引用造成的，這種說法是錯誤的！

正文

  • 內(nèi)存泄漏

NSTimer內(nèi)存泄漏的坑很多人都遇到過，為避免內(nèi)存泄漏，部分童鞋是這么做的：

- (void)dealloc {
    [_timer invalidate];
}

更有甚者是這么做的：

- (void)dealloc {
    [_timer invalidate];
    _timer = nil;
}

然而并沒有什么...用！

通常會這么寫：

@interface NSTimerExample ()
@property (nonatomic, weak) NSTimer *timer0;
@property (nonatomic, weak) NSTimer *timer1;
@end

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    {
        NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer0" repeats:YES];
        _timer0 = one;
    }
}


+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti target:(id)aTarget selector:(SEL)aSelector userInfo:(nullable id)userInfo repeats:(BOOL)yesOrNo

這句代碼timer會強(qiáng)引用target，即timer強(qiáng)引用vc，然而vc并沒有強(qiáng)引用timer，哪來的vc與timer循環(huán)引用？但是，如果vc沒有強(qiáng)引用timer，timer是如何存活的？
其實，上句代碼默認(rèn)將timer加入到currentRunLoop中，currentRunLoop會強(qiáng)引用timer，而currentRunLoop就是mainRunLoop，mainRunLoop一直存活，所以timer可以存活

如，我們還會顯式的這么寫（這種runloop模式，在scrollview滑動時同樣可以工作）：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    {
        NSTimer *one = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer1" repeats:YES];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:one forMode:NSRunLoopCommonModes];
        _timer1 = one;  
    }
}

回到問題，為啥vc的dealloc方法進(jìn)不去？

關(guān)系圖.png

從以上關(guān)系圖可見，只要runLoop存活，vc必然存活，所以vc的dealloc方法自然就不會執(zhí)行。因此，將timer的銷毀方法放在dealloc中必然造成內(nèi)存泄漏！

基于這種關(guān)系鏈，只要銷毀兩條線中的任意一條，就不會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏

所以出現(xiàn)了這種方案：

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
    [super viewWillAppear:animated];
    
    NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer0" repeats:YES];
    _timer0 = one;
}

- (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
    [super viewWillDisappear:animated];
    
    [_timer0 invalidate];
}

這樣做簡單粗暴，直接將兩條線都銷毀，確實沒有內(nèi)存泄漏，可以滿足部分場景。但是如果在這個vc基礎(chǔ)上push一個新vc，而原vc的定時器還要繼續(xù)工作，這種方案顯然無法滿足需求。
雖然NSRunLoop提供了addTimer接口，但是并沒有提供removeTimer接口，顯然，runLoop與timer這條線無法直接銷毀，所以只能從vc與timer持有關(guān)系入手。
(CFRunLoopRef有這種接口)

CF_EXPORT void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);
CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);

思路很簡單，以NSProxy為基類，創(chuàng)建一個weak proxy類，弱引用target即可，關(guān)系圖如下：


新關(guān)系圖.png

proxy弱引用vc，所以vc可以釋放，當(dāng)vc執(zhí)行dealloc，在dealloc內(nèi)部銷毀timer即可

proxy可以這么寫：

NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN

@interface JKWeakProxy : NSProxy

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

+ (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;

@end

NS_ASSUME_NONNULL_END

@implementation JKWeakProxy

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

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

- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
    return [_target methodSignatureForSelector:sel];
}

- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    if ([_target respondsToSelector:invocation.selector]) {
        [invocation invokeWithTarget:_target];
    }
}

- (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

此時代碼只要這樣寫就可以了：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    {
        JKWeakProxy *proxy = [JKWeakProxy proxyWithTarget:self];
        NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:proxy selector:@selector(tick:) userInfo:@"proxyTimer0" repeats:YES];
        _proxyTimer0 = one;
    }
}

- (void)dealloc {
    [_proxyTimer0 invalidate];
}

到這里，timer內(nèi)存泄漏的坑已經(jīng)完美解決。

再簡單說說timer與runloop的組合使用

  • NSTimer && NSRunLoop && autoreleasepool && 多線程

前面已經(jīng)說過如何在scrollview滑動時，讓timer繼續(xù)工作

  NSTimer *one = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer1" repeats:YES];
  [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:one forMode:NSRunLoopCommonModes];
  _timer1 = one;

簡單說下NSRunLoopCommonModes，NSRunLoopCommonModes是一種偽模式，它表示一組runLoopMode的集合，具體包含：NSDefaultRunLoopMode、NSTaskDeathCheckMode、UITrackingRunLoopMode。由于含有UITrackingRunLoopMode，所以可以在滑動時繼續(xù)工作。

多線程中又是如何使用timer的呢？

    {
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            JKWeakProxy *proxy = [JKWeakProxy proxyWithTarget:self];
            NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:proxy selector:@selector(tick:) userInfo:@"dispatchTimer0" repeats:YES];
            [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
            _dispatchTimer0 = one;
        });
    }

多線程中需要顯示啟動runloop，為啥？

我們無法主動創(chuàng)建runloop，只能通過[NSRunLoop currentRunLoop]、CFRunLoopGetCurrent()，[NSRunLoop mainRunLoop]、CFRunLoopGetMain()來獲取runloop。除主線程外，子線程創(chuàng)建后并不存在runloop，主動獲取后才有runloop。當(dāng)子線程銷毀，runloop也隨之銷毀。

上句代碼為，獲取子線程的runloop，并開啟runloop，所以timer才可以正常運(yùn)行。而在主線程中，mainRunLoop已經(jīng)在程序運(yùn)行時默認(rèn)開啟，所以不需要顯示啟動runloop。

問題又來了，runloop開啟后，timer會一直在子線程中運(yùn)行，所以子線程不會銷毀，因此runloop無法自動停止，這似乎又是個死循環(huán)。既然無法自動停止，可以選擇其他方式停止runloop

  1. runUntilDate
    {
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            JKWeakProxy *proxy = [JKWeakProxy proxyWithTarget:self];
            NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:proxy selector:@selector(tick:) userInfo:@"dispatchTimer0" repeats:YES];
//            [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
            
            NSDate *date = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:5.f];
            [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:date];
            _dispatchTimer0 = one;
        });
    }

這樣可以讓runloop在5s后銷毀，但是如果銷毀時間不確定怎么辦？

這涉及到runloop的運(yùn)行機(jī)制：
runloop在指定mode模式下運(yùn)行，每種mode至少要有一個mode item，如果runloop在某種mode模式下不含mode item，那么runloop直接退出。mode item有3種，分別為: Source/Timer/Observer，它們對應(yīng)CFRunLoopSourceRef/CFRunLoopTimerRef/CFRunLoopObserverRef。Source為事件源，Timer為時間觸發(fā)器，Observer為觀察者。

OK，了解這些之后現(xiàn)在可以銷毀子線程了

  1. invalidate

如果runloop在某種特停情況下要退出，由于上述代碼runloop的mode item只有Timer，所以只要銷毀timer，runloop就會退出

[_timer invalidate];
  • NSTimer并非真實的時間機(jī)制
    什么意思？即NSTimer并非基于我們現(xiàn)實生活中的物理時間。似乎還不是太好懂，可以從以下幾點(diǎn)理解：
  1. timer需要在某種特定的runLoopMode下運(yùn)行，如果當(dāng)前mode為非指定mode，timer不會被觸發(fā)，直到mode變成指定mode，timer開始運(yùn)行
  2. 如果在指定mode下運(yùn)行，但timer觸發(fā)事件的時間點(diǎn)runloop剛好在處理其他事件，timer對應(yīng)的事件不會被觸發(fā)，直到下一次runloop循環(huán)
  3. 如果timer設(shè)置精度過高，由于runloop可能存在大量mode item，timer精度過高極有可能timer對應(yīng)處理事件時間點(diǎn)出現(xiàn)誤差（精度最好不超過0.1s）

Tip: runloop的內(nèi)部是通過dispatch_source_t和mach_absolute_time()控制時間的，因此要實現(xiàn)精確的定時器，應(yīng)使用dispatch_source_t或者mach_absolute_time()。CADisplayLink在某種程度上也可以當(dāng)做定時器，但與NSTimer一樣，并不準(zhǔn)確。由于默認(rèn)刷新頻率與屏幕相同，因此可以用來檢測FPS

  • autoreleasepool
    既然說到runloop，簡單說下autoreleasepool。runloop會默認(rèn)創(chuàng)建autoreleasepool，在runloop睡眠前或者退出前會執(zhí)行pop操作

autoreleasepool的簡單應(yīng)用

    NSLog(@"begin");
    for (NSUInteger i = 0; i < 10000; i++) {
        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello %zd", i];
        NSLog(@"%@", str);
    }
    NSLog(@"end");
before.gif

可以看到，內(nèi)存一直在增加，并且for循環(huán)結(jié)束后，內(nèi)存仍然不會釋放

可以將代碼加上autoreleasepool：

   NSLog(@"begin");
    for (NSUInteger i = 0; i < 10000; i++) {
        @autoreleasepool {
            NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello %zd", i];
            NSLog(@"%@", str);
        }
    }
    NSLog(@"end");
after.gif

可以看到，內(nèi)存幾乎沒有變化

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