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CADisplayLink、NSTimer的循環(huán)引用問題

CADisplayLink是QuartzCore框架下的的一種定時器，用在跟畫圖相關的處理當中。NSTimer大家應該很熟悉，是我們最常用的定時器。這兩種定時器分別提供如下兩個API

+ (CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel;

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

這兩個API里面都有target參數(shù)，該target會被CADisplayLink/NSTimer強引用。如果CADisplayLink或者NSTimer作為屬性被一個視圖控制器VC強引用，當我們在調用上述兩個API的時候，target參數(shù)傳VC，這樣VC和CADisplayLink/NSTimer之間便會形成引用循環(huán)，無法釋放，造成內存泄漏。圖示如下

NSTimer/CADisplayLink產(chǎn)生循環(huán)引用

NSTimer的解決方案1
通過使用別的API來添加NSTimer，如

 (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)ti invocation:(NSInvocation *)invocation repeats:(BOOL)yesOrNo;

并且將self通過__weak typeof(self) weakSelf == self;包裝成弱指針，傳入其中即可。

NSTimer的解決方案2
通過增加一個中間代理對象來打破引用循環(huán)。請看下圖

如上圖所示，在timer和VC之間增加一個代理對象otherObject，timer的強指針target指向otherObject，otherObject的弱指針target指向VC，這樣就成功打破了引用循環(huán)。我們之所以需要借助第三者來破環(huán)，是因為NSTimer并非開源，我們無法修改其內部target的強弱性。因此只能通過一個自定義的代理對象來做一層引用中轉，最終打破引用循環(huán)。

現(xiàn)在還有一個細節(jié)需要處理，增加代理對象otherObject之前，是由timer通過target直接調用VC里面的定時器方法的。現(xiàn)在中間多了一層otherObject，該如何實現(xiàn)定時器方法的調用呢？其實方法蠻多的，相信大家都能想出一些解決方案。這里就直接推薦一種比較巧妙的方法——通過消息轉發(fā)。如下圖

代理對象的消息轉發(fā)

因為代理對象的本質目的，就是打破引用循環(huán)，并且傳遞方法，了解OC消息機制的原理前提下，你應該很好理解消息轉發(fā)的作用，正好可以巧妙的用在這個場景下。請好好體會一下。

下面是一份代碼案例

#import "ViewController.h"
#import "CLProxy.h"

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

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //CADisplayLink用來保證調用頻率和屏幕的刷幀頻率一致，60FPS
//    self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:[CLProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(linkTest)];
//    [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:[CLProxy proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

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

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

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

@end

****************????????代理類CLProxy??????
**************** CLProxy.h  ****************
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface CLProxy : NSObject
+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target;
@property (weak, nonatomic) id target;

@end

**************** CLProxy.m  ****************
#import "CLProxy.h"
@implementation CLProxy

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


-(id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector {
    return self.target;
}
@end

該方案同樣適用于CADisplayLink，不再贅述。

認識NSProxy
大家可能看到過一個類叫NSProxy，但應該很少能用到，這是一個非常特殊的類。我們來對比一下它和NSObject的定義的對比

@interface NSProxy <NSObject> {
    Class   isa;
}

@interface NSObject <NSObject> {
    Class isa  ;
}

你可以看到，NSProxy和NSObject是同一層級的，因此也可以吧NSProxy理解成一個基類。他們都遵守<NSObject>協(xié)議，他們都沒有父類。

那么NSProxy是干嘛用的呢？其實它就是專門用來解決通過中間對象轉發(fā)消息的問題的。

這里先貼出案例代碼

#import "ViewController.h"
#import "CLProxy2.h"

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

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:[CLProxy2 proxyWithTarget:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
}

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

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

****************????????代理類CLProxy??????
**************** CLProxy2.h  ****************
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface CLProxy2 : NSProxy
+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target;
@property (weak, nonatomic) id target;
@end

**************** CLProxy2.m  ****************

#import "CLProxy2.h"

@implementation CLProxy2

+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target {
//NSProxy對象不需要調用init，因為它本來就沒有init方法，直接alloc之后就可以使用
    CLProxy2 *proxy = [CLProxy2 alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
    
}

@end

CLProxy2繼承自NSProxy，首先還是按照跟之前的案例的套路一樣，將VC，timer和CLProxy2鏈接起來，我們先不在CLProxy2對消息做任何處理，看一下會有什么情況，結果是報錯信息

2019-08-26 11:26:13.486949+0800 內存管理[3407:219430] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '*** -[NSProxy methodSignatureForSelector:] called!'

可以看出，向CLProxy2對象發(fā)送一個它沒有實現(xiàn)的方法（消息），最后會調用methodSignatureForSelector方法。如果你很熟悉【OC消息機制】的話，對繼承自NSObject的類的實例對象發(fā)送消息，如果該對象沒有實現(xiàn)對應的方法的話，出現(xiàn)的報錯將是

2019-08-26 11:31:01.254135+0800 內存管理[3456:222524] *** Terminating app due to uncaught exception 'NSInvalidArgumentException', reason: '-[CLProxy timerTest]: unrecognized selector sent to instance 0x600000d64210'

也就是經(jīng)典的unrecognized selector sent to instance。
這是怎么回事呢？其實NSProxy接受到消息之后的處理流程如下

[proxyObj message]
（1）到proxyObj的類對象里面尋找對應的方法，找到就調用
~~（2）嘗試進入父類對象遞歸查找方法~~（省略該步驟）
~~（3）找不到方法，嘗試進行方法動態(tài)解析~~(省略該步驟)
~~（4）嘗試調用forwardingTargetForSelector進行消息轉發(fā)~~`(省略該步驟)
（5）嘗試調用methodSignatureForSelector+forwardInvocation進行消息轉發(fā)。

因此可以發(fā)現(xiàn)，相比較完整的消息機制流程，NSProxy的處理過程中，省略了（2）、（3）、（4）步驟。所以它相比于NSObject，效率更高，我們的今天所討論的代理對象傳遞消息問題，正好可以通過NSProxy來解決，提升效率。根絕第（5）步驟，我們只需要在子類里面實現(xiàn)methodSignatureForSelector+forwardInvocation這兩個方法即可，上面的CLProxy2.m代碼修改如下即可

#import "CLProxy2.h"

@implementation CLProxy2

+(instancetype)proxyWithTarget: (id)target {
//NSProxy對象不需要調用init，因為它本來就沒有init方法，直接alloc之后就可以使用
    CLProxy2 *proxy = [CLProxy2 alloc];
    proxy.target = target;
    return proxy;
    
}


-(NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
    return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
}

-(void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
    invocation.target = self.target;
    [invocation invoke];
}

@end

以后碰到類似的通過中間對象傳遞消息的場景，最為推薦的就是利用NSProxy來實現(xiàn)。

如果別人問你CADisplayLink、NSTimer是否準時？

相信答案大家都會說：不準時。但是不準時的原因未必每個人都清楚。那這里就來簡單梳理一下。
CADisplayLink、NSTimer底層都是靠RunLoop來實現(xiàn)的，也就是可以把它們理解成RunLoop所需要處理的事件。我們知道RunLoop可以拿來刷新UI，處理定時器（CADisplayLink、NSTimer），處理點擊滑動事件等非常多的事情。這里，就需要來了解一下RunLoop是如何觸發(fā)NSTimer任務的。RunLoop每循環(huán)一圈，都會處理一定的事件，會消耗一定的時間，但是具體耗時多少這個是無法確定的。
假如你開啟一個timer，隔1秒觸發(fā)定時器事件，RunLoop會開始累計每一圈循環(huán)的用時，當時間累計夠1秒，就會觸發(fā)定時器事件。你有興趣的話，是可以在RunLoop的源碼里面找到時間累加相關代碼的。可以借助下圖來加深理解

NSTimer的準時觸發(fā)

如果RunLoop在某一圈任務過于繁重，就可能出現(xiàn)如下情況

NSTimer不準時情況

所以CADisplayLink、NSTimer是無法保證準時性的。

GCD定時器

GCD的定時器是直接跟系統(tǒng)內核掛鉤，不依賴于RunLoop機制，所以時間是相當精準的。GCD定時器的使用非常簡單，如下所示

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

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //初始化定時器
    self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
    //開始時間
    dispatch_time_t startTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0*NSEC_PER_SEC);
    //間隔時間
    uint64_t intervalTime = 1.0;
    //誤差時間
    uint64_t leewayTime = 0;
    //設置定時器時間
    dispatch_source_set_timer(self.timer, startTime, 1.0 * NSEC_PER_SEC, 0 * NSEC_PER_SEC);
    //設置定時器回調事件
    dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
        //定時器事件代碼
        NSLog(@"GCD定時器事件");
        //如果定時器不需要重復，可以在這里取消定時器
        dispatch_source_cancel(self.timer);
    });
    //運行定時器
    dispatch_resume(self.timer);
    
}

GCD計時器細節(jié)：我們之前在RunLoop一章中討論過使用NSTimer被界面滑動事件阻塞的問題，置于相同的場景下（GCD定時器放主線程），GCD定時器是不會受到UI界面滑動的印象的，其根本原因就是在于GCD定時器跟RunLoop是沒有關系的,它們是兩套獨立的機制，因此GCD的定時器不會受到RunLoopMode的約束。大家可以自己通過代碼體會一下。

另外需要注意一下，ARC環(huán)境下，GCD里面的創(chuàng)建的一些對象都是不需要銷毀的。GCD已經(jīng)幫我們做好了內存管理相關的事情。

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