浅析 NSTimer 和 CADisplayLink 内存泄漏

内存泄漏原因

谈论 NSTimer & CADisplayLink 内存泄漏，要理解 NSTimer & CADisplayLink 的基础概念，下面通过一个倒计时的实现的 demo 进入正题。

• 第一种就是直接在 TableView 的 Cell 上使用 NSTimer，然后添加到当前线程所对应的 RunLoop 中的 commonModes 中。
• 第二种是通过 Dispatch 中的 TimerSource 来实现定时器。
• 第三种是使用 CADisplayLink 来实现。

以 UITableViewCell 为例：

一、在 Cell 中直接使用 NSTimer

首先我们按照常规做法，直接在 UITableView 的 Cell 上添加相应的 NSTimer, 并使用 scheduledTimer 执行相应的代码块。
代码如下所示：

- (instancetype)initWithStyle:(UITableViewCellStyle)style reuseIdentifier:(NSString *)reuseIdentifier {
    if (self = [super initWithStyle:UITableViewCellStyleValue1 reuseIdentifier:reuseIdentifier]) {
        self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0f target:self selector:@selector(countDown:) userInfo:nil repeats:YES];
    }
    return self;
}

- (void)countDown:(NSTimer *)timer {
    NSDateFormatter *dateformatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
    dateformatter.dateFormat = @"HH:mm:ss";
    self.textLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"倒计时:%@", [dateformatter stringFromDate:[NSDate date]]];
}

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

2017-06-07 13:36:11.981473+0800 NSTimer&CADisplayLink[24050:457782] MYNSTimerBlockViewController_-[MYNSTimerBlockViewController dealloc]

二、DispatchTimerSource

接下来我们就在 TableView 的 Cell 上添加 DispatchTimerSource，然后看一下运行效果。当然下方代码片段我们是在全局队列中添加的 DispatchTimerSource，在主线程中进行更新。当然我们也可以在 mainQueue 中添加 DispatchTimerSource，这样也是可以正常工作的。当然我们不建议在 MainQueue 中做，因为在编程时尽量的把一些和主线程关联不太大的操作放到子线程中去做。
代码如下所示：

- (instancetype)initWithStyle:(UITableViewCellStyle)style reuseIdentifier:(NSString *)reuseIdentifier {
    if (self = [super initWithStyle:UITableViewCellStyleValue1 reuseIdentifier:reuseIdentifier]) {
        [self countDown];
    }
    return self;
}

- (void)countDown {
    // 倒计时时间
    __block NSInteger timeOut = 60.0f;
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_source_t _timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    // 每秒执行一次
    dispatch_source_set_timer(_timer, dispatch_walltime(NULL, 0), 1.0 * NSEC_PER_SEC, 0);
    dispatch_source_set_event_handler(_timer, ^{
        
        // 倒计时结束，关闭
        if (timeOut <= 0) {
            dispatch_source_cancel(_timer);
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                self.detailTextLabel.text = @"倒计时结束";
            });
        } else {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                NSDateFormatter *dateformatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
                dateformatter.dateFormat = @"HH:mm:ss";
                self.detailTextLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"倒计时%@", [dateformatter stringFromDate:[NSDate date]]];
            });
            timeOut--;
        }
    });
    dispatch_resume(_timer);
}

- (void)dealloc {
    NSLog(@"%@_%s", self.class, __func__);
}

2017-06-07 13:49:43.630398+0800 NSTimer&CADisplayLink[24317:476977] MYNSTimerBlockViewController_-[MYNSTimerBlockViewController dealloc]

三、CADisplayLink

接下来我们来使用 CADisplayLink 来实现定时器功能，CADisplayLink 可以添加到 RunLoop 中，每当屏幕需要刷新的时候，runloop 就会调用 CADisplayLink 绑定的 target 上的 selector，这时 target 可以读到 CADisplayLink 的每次调用的时间戳，用来准备下一帧显示需要的数据。例如一个视频应用使用时间戳来计算下一帧要显示的视频数据。在UI做动画的过程中，需要通过时间戳来计算UI对象在动画的下一帧要更新的大小等等。

可以设想一下，我们在动画的过程中，runloop 被添加进来了一个高优先级的任务，那么，下一次的调用就会被暂停转而先去执行高优先级的任务，然后在接着执行 CADisplayLink 的调用，从而造成动画过程的卡顿，使动画不流畅。

下方代码，为了不让屏幕的卡顿等引起的主线程所对应的 RunLoop 阻塞所造成的定时器不精确的问题。我们开启了一个新的线程，并且将 CADisplayLink 对象添加到这个子线程的 RunLoop 中，然后在主线程中更新UI即可。
具体代码如下：

- (instancetype)initWithStyle:(UITableViewCellStyle)style reuseIdentifier:(NSString *)reuseIdentifier {
    if (self = [super initWithStyle:UITableViewCellStyleValue1 reuseIdentifier:reuseIdentifier]) {
        dispatch_queue_t disqueue =  dispatch_queue_create("com.countdown", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
        dispatch_group_t disgroup = dispatch_group_create();
        dispatch_group_async(disgroup, disqueue, ^{
            self.link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(countDown)];
            [self.link addToRunLoop:[NSRunLoop mainRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
        });
    }
    return self;
}

- (void)countDown {
    NSDateFormatter *dateformatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
    dateformatter.dateFormat = @"HH:mm:ss";
    self.detailTextLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"倒计时%@", [dateformatter stringFromDate:[NSDate date]]];
}

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

2017-06-07 13:49:43.630398+0800 NSTimer&CADisplayLink[24317:476977] MYNSTimerBlockViewController_-[MYNSTimerBlockViewController dealloc]

得出结论

从上面的三种 demo 可以看出 UITableViewCell 没有被释放，由此得出结论，当 UITableViewCell 里面强引用了定时器，定时器又强引用了 UITableViewCell，这样两者的 retainCount 值一直都无法为0，于是内存始终无法释放，导致内存泄露。所谓的内存泄露就是本应该释放的对象，在其生命周期结束之后依旧存在。

解决方案

定时器的运行需要结合一个 NSRunLoop，同时 NSRunLoop 对该定时器会有一个强引用，这也是为什么我们不对 NSRunLoop 中的定时器进行强引的原因。

由于 NSRunLoop 对定时器有着牵引，那么问题就来了，那么定时器怎样才能被释放掉呢(先不考虑使用removeFromRunLoop:)，此时 - invalidate 函数的作用就来了，我们来看看官方就此函数的介绍：

Removes the object from all runloop modes (releasing the receiver if it has been implicitly retained) and releases the target object.

据官方介绍可知，- invalidate 做了两件事，首先是把本身（定时器）从 NSRunLoop 中移除，然后就是释放对 target 对象的强引用。从而解决定时器带来的内存泄漏问题。
但是，从上面的 demo 中看出，在 UITableViewCell 的 dealloc 方法中调用 invalidate 方法，并没有解决问题。由此会想到另外一种方案，在 ViewController 的 dealloc 方法中调用 invalidate 方法，这种方案能解决问题，但是总感觉别扭。

[图片上传失败...(image-d0e3cd-1528529178817)]

如图所示，在开发中，如果创建定时器只是简单的计时，不做其他引用，那么 timer 对象与 myClock 对象循环引用的问题就可以避免（即省略self.timer = timer，前文已经提到过，不再阐述），即图中箭头5可避免。

虽然孤岛问题已经避免了，但还是存在问题，因为 myClock 对象被 UIViewController 以及 timer 引用（timer 直接被 NSRunLoop 强引用着），当 UIViewController 控制器被 UIWindow 释放后，myClock 不会被销毁，从而导致内存泄漏。

如果对 timer 对象发送一个 invalidate 消息，这样 NSRunLoop 即不会对 timer 进行强引，同时 timer 也会释放对 myClock 对象的强引，这样不就解决了吗？没错，内存泄漏是解决了。

在开发中我们可能会遇到某些需求，只有在 myClock 对象要被释放时才去释放 timer（此处要注意释放的先后顺序及释放条件），如果提前向 timer 发送了 invalidate 消息，那么 myClock 对象可能会因为 timer 被提前释放而导致数据错了，就像闹钟失去了秒针一样，就无法正常工作了。所以我们要做的是在向 myClock 对象发送 dealloc 消息前在给 timer 发送 invalidate 消息，从而避免本末倒置的问题。这种情况就像一个死循环（因为如果不给 timer 发送 invalidate 消息， myClock 对象根本不会被销毁， dealloc 方法根本不会执行），那么该怎么做呢？

1、NSTimer Target

[图片上传失败...(image-527020-1528529178817)]

为了解决 timer 与 myClock 之间类似死锁的问题，我们会将定时器中的 target 对象替换成定时器自己，采用分类实现。

#import "NSTimer+TimerTarget.h"

@implementation NSTimer (TimerTarget)

+ (NSTimer *)my_scheduledTimerWithTimeInterval:(NSTimeInterval)interval
                    repeat:(BOOL)yesOrNo 
                     block:(void (^)(NSTimer *))block {
    return [self scheduledTimerWithTimeInterval:interval target:self selector:@selector(startTimer:) userInfo:[block copy] repeats:yesOrNo];
}

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

2、NSTimer Proxy

[图片上传失败...(image-f5651-1528529178817)]

这种方式就是创建一个 NSProxy 子类 TimerProxy，TimerProxy 的作用是什么呢？就是什么也不做，可以说只会重载消息转发机制，如果创建一个 TimerProxy 对象将其作为 timer 的 target，专门用于转发 timer 消息至 myClock 对象，那么问题是不是就解决了呢。

NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.25 target:[TimerProxy timerProxyWithTarget:self] selector:@selector(startTimer) userInfo:nil repeats:YES];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

self.timer = timer;

3、NSTimer Block

还有一种方式就是采用Block，iOS 10增加的API。

+ scheduledTimerWithTimeInterval:repeats:block:

Example

浅析NSTimer & CADisplayLink内存泄漏：https://github.com/iOS-Advanced/iOS-Advanced/tree/master/sourcecode/NSTimer%26CADisplayLink