RunLoop之NSTimer

NSTimer 的创建

NSTimer的创建通常有两种方式，一种是以 scheduledTimerWithTimeInterval 为开头的类方法 。这些方法在创建了 NSTimer 之后会将这个 NSTimer 以 NSDefaultRunLoopMode 模式放入当前线程的 RunLoop。

+ ( NSTimer *) scheduledTimerWithTimeInterval:invocation:repeats: 
+ ( NSTimer *) scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:

另一种是以 timerWithTimeInterval 为开头的类方法。这些方法创建的 NSTimer 并不能马上使用，还需要调用 RunLoop 的 addTimer:forMode: 方法将 NSTimer 放入 RunLoop，这样 NSTimer 才能正常工作。

+ ( NSTimer *) timerWithTimeInterval:invocation:repeats:
+ ( NSTimer *) timerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:

Timers work in conjunction with run loops. Run loops maintain strong references to their timers, so you don’t have to maintain your own strong reference to a timer after you have added it to a run loop.

从 NSTimer 的官方文档可以得知，RunLoop 对加入其中的 NSTimer 会添加一个强引用。

以 timerWithTimeInterval 为开头的类方法创建出来的 NSTimer 需要手动加入 RunLoop, 这样 RunLoop 才会对这个 NSTimer 有强引用。若是我们使用 weak 修饰 NSTimer 变量，在 NSTimer 创建之后加入 RunLoop 之前，将 NSTimer 对象赋值给 weak 修饰的变量，那么对导致 NSTimer 对象被释放。

#import "TimerViewController.h"
@interface TimerViewController ()
// 使用 weak
@property (nonatomic,weak) NSTimer *timer;

@end

@implementation TimerViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // NSTimer 创建之后没有被自动加入 RunLoop
    self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(outputLog:) userInfo:nil repeats:YES];
    
    if (self.timer == nil) {
        NSLog(@"timer 被释放了");
    }
}

- (void)outputLog:(NSTimer *)timer{
    NSLog(@"it is log!");
}

@end

解决这个问题的方法也很简单， NSTimer 对象创建之后先加入 RunLoop 再赋值给变量。

// ...... 省略代码
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 创建 NSTimer
    NSTimer *doNotWorkTimer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(outputLog:) userInfo:nil repeats:YES];
    // NSTimer 加入 NSRunLoop
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:doNotWorkTimer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    // 赋值给 weak 变量
    self.timer = doNotWorkTimer;
    
}
// ...... 省略代码

NSTimer保留环

在使用NSTimer的时候，NSTimer会生成指向其使用者的引用，而其使用者如果也引用了NSTimer，那么就会生成保留环。

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface EOCClass : NSObject
- (void)startPolling;
- (void)stopPolling;
@end


@implementation EOCClass {
     NSTimer *_pollTimer;
}


- (id)init {
     return [super init];
}


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

- (void)stopPolling {

    [_pollTimer invalidate];
    _pollTimer = nil;
}


- (void)startPolling {
   _pollTimer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:5.0
                                                 target:self
                                               selector:@selector(p_doPoll)
                                               userInfo:nil
                                                repeats:YES];
}

- (void)p_doPoll {
    // Poll the resource
}
@end

在EOCClass和_pollTimer之间形成了保留环，如果不主动调用stopPolling方法就无法打破这个保留环。通过回收该类的方法来打破此保留环也是行不通的，因为会将该类和NSTimer孤立出来，形成“孤岛”

通过“块”来解决

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NSTimer (EOCBlocksSupport)

+ (NSTimer*)eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                                         block:(void(^)())block
                                         repeats:(BOOL)repeats;
@end

@implementation NSTimer (EOCBlocksSupport)

+ (NSTimer*)eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                                         block:(void(^)())block
                                        repeats:(BOOL)repeats
{
             return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval
                                                  target:self
                                                selector:@selector(eoc_blockInvoke:)
                                                userInfo:[block copy]
                                                 repeats:repeats];

}
+ (void)eoc_blockInvoke:(NSTimer*)timer {
     void (^block)() = timer.userInfo;
         if (block) {
             block();
        }
}
@end

在NSTimer类里添加了方法，我们来看一下如何使用它：

- (void)startPolling {
         __weak EOCClass *weakSelf = self;    
         _pollTimer = [NSTimer eoc_scheduledTimerWithTimeInterval:5.0 block:^{

               EOCClass *strongSelf = weakSelf;
               [strongSelf p_doPoll];
          }
         repeats:YES];
}

这里，创建了一个self的弱引用，然后让块捕获了这个self变量，让其在执行期间存活。
一旦外界指向EOC类的最后一个引用消失，该类就会被释放，被释放的同时，也会向NSTimer发送invalidate消息（因为在该类的dealloc方法中向NSTimer发送了invalidate消息）。
而且，即使在dealloc方法里没有发送invalidate消息，因为块里的weakSelf会变成nil，所以NSTimer同样会失效。

RunLoop与NSTimer

NSTimer是由RunLoop来管理的，NSTImer其实就是CFRunLoopTimerRef，他们之间是toll-free bridged的，可以相互转换；

如果我们在子线程上使用NSTimer，就必须开启子线程的RunLoop，否则定时器无法生效

tableview滑动时NSTimer失效的问题

RunLoop同一时间只能运行在一种模式下，当我们滑动tableView/scrollview的时候，Runloop会切换到UITrackingRunLoopMode界面追踪模式下，如果我们的NSTimer是添加到RunLoop的defauleMode默认模式下的话，此时是会失效的。

解决：可以将NSTimer添加到RunLoop的ComonModes通用模式下，来保证无论在默认模式还是界面追踪模式下NSTimer都可以执行。

NSTimer的创建方式

自动添加到RunLoop的默认模式下

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    NSLog(@"123");
}];

自定义添加到RunLoop的某种模式下

NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    NSLog(@"123");
}];
[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

注意： 如果是通过timerxxx开头方法创建的NSTimer是不会自动添加到RunLoop中的，所以一定要记得手动添加，否则NSTimer不生效

CFRunLoopAddTimer函数实现

CFRunLoopAddTimer()函数中会判断传入的modeName模式名称是不是
kCFRunLoopCommonModes通用模式，是的话就会将timer添加到RunLoop的 _commonModeItems 集合中，并同步该timer到 _commonModes 里的所有模式中，这样无论在默认模式还是界面追踪模式下NSTimer都可以执行。

void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef rlt, CFStringRef modeName) {    
    CHECK_FOR_FORK();
    if (__CFRunLoopIsDeallocating(rl)) return;
    if (!__CFIsValid(rlt) || (NULL != rlt->_runLoop && rlt->_runLoop != rl)) return;
    __CFRunLoopLock(rl);
    if (modeName == kCFRunLoopCommonModes) {       // 判断 modeName 是不是 kCFRunLoopCommonModes
	    CFSetRef set = rl->_commonModes ? CFSetCreateCopy(kCFAllocatorSystemDefault, rl->_commonModes) : NULL;
	    if (NULL == rl->_commonModeItems) {    // 懒加载，判断 _commonModeItems 是否为空，是的话创建
	        rl->_commonModeItems = CFSetCreateMutable(kCFAllocatorSystemDefault, 0, &kCFTypeSetCallBacks);
    	}
    	CFSetAddValue(rl->_commonModeItems, rlt);  // 将 timer 添加到 _commonModeItems 中
    	if (NULL != set) {
	        CFTypeRef context[2] = {rl, rlt};  // 将 timer 和 RunLoop 封装到 context 中
    	    /* add new item to all common-modes */
            // 遍历 commonModes，将 timer 添加到 commonModes 的所有模式下
    	    CFSetApplyFunction(set, (__CFRunLoopAddItemToCommonModes), (void *)context);
    	    CFRelease(set);
    	}
    ......
	}
}


static void __CFRunLoopAddItemToCommonModes(const void *value, void *ctx) {
    CFStringRef modeName = (CFStringRef)value;
    CFRunLoopRef rl = (CFRunLoopRef)(((CFTypeRef *)ctx)[0]);
    CFTypeRef item = (CFTypeRef)(((CFTypeRef *)ctx)[1]);
    if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopSourceGetTypeID()) {
	CFRunLoopAddSource(rl, (CFRunLoopSourceRef)item, modeName);
    } else if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopObserverGetTypeID()) {
	CFRunLoopAddObserver(rl, (CFRunLoopObserverRef)item, modeName);
    } else if (CFGetTypeID(item) == CFRunLoopTimerGetTypeID()) {
	CFRunLoopAddTimer(rl, (CFRunLoopTimerRef)item, modeName);
    }
}

NSTImer和CADisplayLink存在的问题

不准时：NSTime和CADisplayLink底层都是基于RunLoop的CFRunLoopTimerRef的实现的，也就是说它们都依赖于RunLoop。如果RunLoop的任务过于繁重，会导致它们不准时

比如NSTimer每1.0秒就会执行一次任务，Runloop每进行一次循环，就会看一下NSTimer的时间是否达到1.0秒，是的话就执行任务。但是由于Runloop每一次循环的任务不一样，所花费的时间就不固定。假设第一次循环所花时间为 0.2s，第二次 0.3s，第三次 0.3s，则再过 0.2s 就会执行NSTimer的任务，这时候可能Runloop的任务过于繁重，第四次花了0.5s，那加起来时间就是 1.3s，导致NSTimer不准时。

CADisplayLink 是用于同步屏幕刷新的定时器，如果任务繁重的话，会出现丢帧现象的

解决方法：使用GCD的定时器，GCD 的定时器是直接跟系统内核挂钩的，而且它不依赖于RunLoop，所以它非常的准时。示例如下：

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", 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（start:几s后开始执行； interval:时间间隔）
    uint64_t start = 2.0;    //2s后开始执行
    uint64_t interval = 1.0; //每隔1s执行
    dispatch_source_set_timer(timer, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, start * NSEC_PER_SEC), interval * NSEC_PER_SEC, 0);
    //设置回调
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
       NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });
    //启动定时器
    dispatch_resume(timer);
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    
    self.timer = timer;
/*
2020-02-01 21:34:23.036474+0800 多线程[7309:1327653] <NSThread: 0x600001a5cfc0>{number = 1, name = main}
2020-02-01 21:34:25.036832+0800 多线程[7309:1327705] <NSThread: 0x600001acb600>{number = 7, name = (null)}
2020-02-01 21:34:26.036977+0800 多线程[7309:1327705] <NSThread: 0x600001acb600>{number = 7, name = (null)}
2020-02-01 21:34:27.036609+0800 多线程[7309:1327707] <NSThread: 0x600001a1e5c0>{number = 4, name = (null)}
 */

参考

NSTimer 避坑指南