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[手机开发] NSTimer,NSRunLoop,autoreleasepool,多线程的爱恨情仇

发表于 2018-1-27 10:34:28
引言

NSTimer内存泄漏真的是因为vc与timer循环引用吗?不是!

小伙伴们都知道,循环引用会造成内存泄漏,所谓循环引用无非就是强指针连成一个圈。但是,没连成圈的强指针引用同样可能造成内存泄漏,如NSTimer
注意:timer内存泄漏,部分童鞋认为是vc与timer循环引用造成的,这种说法是错误的!

正文 内存泄漏

NSTimer内存泄漏的坑很多人都遇到过,为避免内存泄漏,部分童鞋是这么做的:

  1. - (void)dealloc {
  2. [_timer invalidate];
  3. }
复制代码

更有甚者是这么做的:

  1. - (void)dealloc {
  2. [_timer invalidate];
  3. _timer = nil;
  4. }
复制代码

然而并没有什么...用!

通常会这么写:

  1. @interface NSTimerExample ()
  2. @property (nonatomic, weak) NSTimer *timer0;
  3. @property (nonatomic, weak) NSTimer *timer1;
  4. @end
  5. - (void)viewDidLoad {
  6. [super viewDidLoad];
  7. {
  8. NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer0" repeats:YES];
  9. _timer0 = one;
  10. }
  11. }
复制代码

+ (NSTimer *)scheduledTimerWithTimeIntervalNSTimeInterval)ti targetid)aTarget selectorSEL)aSelector userInfonullable id)userInfo repeatsBOOL)yesOrNo

这句代码timer会强引用target,即timer强引用vc,然而vc并没有强引用timer,哪来的vc与timer循环引用?但是,如果vc没有强引用timer,timer是如何存活的?

其实,上句代码默认将timer加入到currentRunLoop中,currentRunLoop会强引用timer,而currentRunLoop就是mainRunLoop,mainRunLoop一直存活,所以timer可以存活

如,我们还会显式的这么写(这种runloop模式,在scrollview滑动时同样可以工作):

  1. - (void)viewDidLoad {
  2. [super viewDidLoad];
  3. {
  4. NSTimer *one = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer1" repeats:YES];
  5. [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:one forMode:NSRunLoopCommonModes];
  6. _timer1 = one;
  7. }
  8. }
复制代码

回到问题,为啥vc的dealloc方法进不去?

关系图.png

从以上关系图可见,只要runLoop存活,vc必然存活,所以vc的dealloc方法自然就不会执行。因此,将timer的销毁方法放在dealloc中必然造成内存泄漏!

基于这种关系链,只要销毁两条线中的任意一条,就不会出现内存泄漏

所以出现了这种方案:

  1. - (void)viewWillAppear:(BOOL)animated {
  2. [super viewWillAppear:animated];
  3. NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:self selector:@selector(tick:) userInfo:@"timer0" repeats:YES];
  4. _timer0 = one;
  5. }
  6. - (void)viewWillDisappear:(BOOL)animated {
  7. [super viewWillDisappear:animated];
  8. [_timer0 invalidate];
  9. }
复制代码

这样做简单粗暴,直接将两条线都销毁,确实没有内存泄漏,可以满足部分场景。但是如果在这个vc基础上push一个新vc,而原vc的定时器还要继续工作,这种方案显然无法满足需求。

虽然NSRunLoop提供了addTimer接口,但是并没有提供removeTimer接口,显然,runLoop与timer这条线无法直接销毁,所以只能从vc与timer持有关系入手。
(CFRunLoopRef有这种接口)

  1. CF_EXPORT void CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);
  2. CF_EXPORT void CFRunLoopRemoveTimer(CFRunLoopRef rl, CFRunLoopTimerRef timer, CFRunLoopMode mode);
复制代码

思路很简单,以NSProxy为基类,创建一个weak proxy类,弱引用target即可,关系图如下:


新关系图.png

proxy弱引用vc,所以vc可以释放,当vc执行dealloc,在dealloc内部销毁timer即可

proxy可以这么写:

  1. NS_ASSUME_NONNULL_BEGIN
  2. @interface JKWeakProxy : NSProxy
  3. @property (nonatomic, weak, readonly) id target;
  4. + (instancetype)proxyWithTarget:(id)target;
  5. @end
  6. NS_ASSUME_NONNULL_END
  7. @implementation JKWeakProxy
  8. - (instancetype)initWithTarget:(id)target {
  9. _target = target;
  10. return self;
  11. }
  12. + (instancetype)proxyWithTarget:(id)target {
  13. return [[self alloc] initWithTarget:target];
  14. }
  15. - (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel {
  16. return [_target methodSignatureForSelector:sel];
  17. }
  18. - (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation {
  19. if ([_target respondsToSelector:invocation.selector]) {
  20. [invocation invokeWithTarget:_target];
  21. }
  22. }
  23. - (NSUInteger)hash {
  24. return [_target hash];
  25. }
  26. - (Class)superclass {
  27. return [_target superclass];
  28. }
  29. - (Class)class {
  30. return [_target class];
  31. }
  32. - (BOOL)isKindOfClass:(Class)aClass {
  33. return [_target isKindOfClass:aClass];
  34. }
  35. - (BOOL)isMemberOfClass:(Class)aClass {
  36. return [_target isMemberOfClass:aClass];
  37. }
  38. - (BOOL)conformsToProtocol:(Protocol *)aProtocol {
  39. return [_target conformsToProtocol:aProtocol];
  40. }
  41. - (BOOL)isProxy {
  42. return YES;
  43. }
  44. - (NSString *)description {
  45. return [_target description];
  46. }
  47. - (NSString *)debugDescription {
  48. return [_target debugDescription];
  49. }
  50. @end
复制代码

此时代码只要这样写就可以了:

  1. - (void)viewDidLoad {
  2. [super viewDidLoad];
  3. {
  4. JKWeakProxy *proxy = [JKWeakProxy proxyWithTarget:self];
  5. NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:proxy selector:@selector(tick:) userInfo:@"proxyTimer0" repeats:YES];
  6. _proxyTimer0 = one;
  7. }
  8. }
  9. - (void)dealloc {
  10. [_proxyTimer0 invalidate];
  11. }
复制代码

到这里,timer内存泄漏的坑已经完美解决。

再简单说说timer与runloop的组合使用

NSTimer && NSRunLoop && autoreleasepool && 多线程

前面已经说过如何在scrollview滑动时,让timer继续工作

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

简单说下NSRunLoopCommonModes,NSRunLoopCommonModes是一种伪模式,它表示一组runLoopMode的集合,具体包含:NSDefaultRunLoopMode、NSTaskDeathCheckMode、UITrackingRunLoopMode。由于含有UITrackingRunLoopMode,所以可以在滑动时继续工作。

多线程中又是如何使用timer的呢?

  1. {
  2. dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
  3. JKWeakProxy *proxy = [JKWeakProxy proxyWithTarget:self];
  4. NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:proxy selector:@selector(tick:) userInfo:@"dispatchTimer0" repeats:YES];
  5. [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  6. _dispatchTimer0 = one;
  7. });
  8. }
复制代码

多线程中需要显示启动runloop,为啥?

我们无法主动创建runloop,只能通过[NSRunLoop currentRunLoop]、CFRunLoopGetCurrent(),[NSRunLoop mainRunLoop]、CFRunLoopGetMain()来获取runloop。除主线程外,子线程创建后并不存在runloop,主动获取后才有runloop。当子线程销毁,runloop也随之销毁。

上句代码为,获取子线程的runloop,并开启runloop,所以timer才可以正常运行。而在主线程中,mainRunLoop已经在程序运行时默认开启,所以不需要显示启动runloop。

问题又来了,runloop开启后,timer会一直在子线程中运行,所以子线程不会销毁,因此runloop无法自动停止,这似乎又是个死循环。既然无法自动停止,可以选择其他方式停止runloop

runUntilDate

  1. {
  2. dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
  3. JKWeakProxy *proxy = [JKWeakProxy proxyWithTarget:self];
  4. NSTimer *one = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.f target:proxy selector:@selector(tick:) userInfo:@"dispatchTimer0" repeats:YES];
  5. // [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
  6. NSDate *date = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:5.f];
  7. [[NSRunLoop currentRunLoop] runUntilDate:date];
  8. _dispatchTimer0 = one;
  9. });
  10. }
复制代码

这样可以让runloop在5s后销毁,但是如果销毁时间不确定怎么办?

这涉及到runloop的运行机制:

runloop在指定mode模式下运行,每种mode至少要有一个mode item,如果runloop在某种mode模式下不含mode item,那么runloop直接退出。mode item有3种,分别为: Source/Timer/Observer,它们对应
CFRunLoopSourceRef/CFRunLoopTimerRef/CFRunLoopObserverRef。Source为事件源,Timer为时间触发器,Observer为观察者。

OK,了解这些之后现在可以销毁子线程了

invalidate

如果runloop在某种特停情况下要退出,由于上述代码runloop的mode item只有Timer,所以只要销毁timer,runloop就会退出

[_timer invalidate];

NSTimer并非真实的时间机制

什么意思?即NSTimer并非基于我们现实生活中的物理时间。似乎还不是太好懂,可以从以下几点理解:

timer需要在某种特定的runLoopMode下运行,如果当前mode为非指定mode,timer不会被触发,直到mode变成指定mode,timer开始运行

如果在指定mode下运行,但timer触发事件的时间点runloop刚好在处理其他事件,timer对应的事件不会被触发,直到下一次runloop循环

如果timer设置精度过高,由于runloop可能存在大量mode
item,timer精度过高极有可能timer对应处理事件时间点出现误差(精度最好不超过0.1s)

Tip: runloop的内部是通过dispatch_source_t和mach_absolute_time()控制时间的,因此要实现精确的定时器,应使用dispatch_source_t或者mach_absolute_time()。CADisplayLink在某种程度上也可以当做定时器,但与NSTimer一样,并不准确。由于默认刷新频率与屏幕相同,因此可以用来检测FPS

autoreleasepool

既然说到runloop,简单说下autoreleasepool。runloop会默认创建autoreleasepool,在runloop睡眠前或者退出前会执行pop操作
autoreleasepool的简单应用

  1. NSLog(@"begin");
  2. for (NSUInteger i = 0; i < 10000; i++) {
  3. NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello %zd", i];
  4. NSLog(@"%@", str);
  5. }
  6. NSLog(@"end");
复制代码


before.gif

可以看到,内存一直在增加,并且for循环结束后,内存仍然不会释放

可以将代码加上autoreleasepool:

  1. NSLog(@"begin");
  2. for (NSUInteger i = 0; i < 10000; i++) {
  3. @autoreleasepool {
  4. NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"hello %zd", i];
  5. NSLog(@"%@", str);
  6. }
  7. }
  8. NSLog(@"end");
复制代码


after.gif
可以看到,内存几乎没有变化



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