mirror of
https://github.com/NohamR/knowledge-kit.git
synced 2026-05-24 20:00:37 +00:00
feature: dyld && LD 链接器
This commit is contained in:
杭城小刘
@@ -1,67 +1,280 @@
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# NSTimer 中的内存泄露
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# NSTimer、CSDisplayLink 中的内存泄露
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NSTimer、CADisplayLink 的 基础 API `[NSTimer scheduledTimersWithTimeInterval:1 repeat:YES block:nil]` 和当前的 VC 都会互相持有，造成环，会存在内存泄漏问题
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## CADisplayLink 内存泄漏
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<img src="./../assets/CSDisplayLinkMemoryLeak.png" style="zoom:30%" />
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可以看到 CADisplayLink 和 VC，VC 和 CADisplayLink 互相持有，造成内存泄漏，没有释放。即使页面离开，定时器还在继续运行，不断打印。
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## NSTimer 内存泄漏
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### 对比实验
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NSTimer 的基础 API `[NSTimer scheduledTimersWithTimeInterval:1 repeat:YES block:nil]` 和当前的 VC 都会互相持有，造成环，会存在内存泄漏问题
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Demo 如下：
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<img src="./../assets/NSTimerMemoeryLeakDemo.png" style="zoom:30%" />
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但是当使用 `[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(timerTask) userInfo:nil repeats:NO];` repeats 为 NO 的时候，好像不会内存泄漏。这是为什么？
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<img src="./../assets/NSTimerMemoeryNotLeakWhenRepeatNO.png" style="zoom:30%" />
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### 源码分析
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查看 gnu 源码发现
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```objective-c
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@interface ViewController()
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@property (nonatomic, strong) NSTimer *timer;
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@end
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@implementation ViewController
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- (void)viewDidLoad {
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[super viewDidLoad];
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self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.1
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target:self
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selector:@selector(p_doSomeThing)
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userInfo:nil
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repeats:YES];
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// NSTimer.m
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+ (NSTimer*) timerWithTimeInterval: (NSTimeInterval)ti
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target: (id)object
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selector: (SEL)selector
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userInfo: (id)info
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repeats: (BOOL)f
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{
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return AUTORELEASE([[self alloc] initWithFireDate: nil
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interval: ti
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target: object
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selector: selector
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userInfo: info
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repeats: f]);
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}
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- (void)p_doSomeThing {
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||||
// doSomeThing
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}
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- (void)p_stopDoSomeThing {
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[self.timer invalidate];
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self.timer = nil;
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}
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- (void)dealloc {
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[self.timer invalidate];
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||||
}
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@end
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```
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内部调用下面的函数
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```objective-c
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- (id) initWithFireDate: (NSDate*)fd
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||||
interval: (NSTimeInterval)ti
|
||||
target: (id)object
|
||||
selector: (SEL)selector
|
||||
userInfo: (id)info
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||||
repeats: (BOOL)f
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||||
{
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if (ti <= 0.0)
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{
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ti = 0.0001;
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}
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if (fd == nil)
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{
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_date = [[NSDate_class allocWithZone: NSDefaultMallocZone()]
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||||
initWithTimeIntervalSinceNow: ti];
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||||
}
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||||
else
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{
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||||
_date = [fd copyWithZone: NSDefaultMallocZone()];
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}
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_target = RETAIN(object);
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||||
_selector = selector;
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||||
_info = RETAIN(info);
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||||
if (f == YES)
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||||
{
|
||||
_repeats = YES;
|
||||
_interval = ti;
|
||||
}
|
||||
else
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||||
{
|
||||
_repeats = NO;
|
||||
_interval = 0.0;
|
||||
}
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||||
return self;
|
||||
}
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```
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外面的 repeat 根据传递的布尔值，内部赋值给 _repeats 参数。
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内部会自动调用 fire
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```objective-c
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- (void) fire
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{
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||||
/* We check that we have not been invalidated before we fire.
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||||
*/
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||||
if (NO == _invalidated) {
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||||
if ((id)_block != nil) {
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||||
CALL_BLOCK(_block, self);
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} else {
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id target;
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||||
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||||
/* We retain the target so it won't be deallocated while we are using
|
||||
* it (if this timer gets invalidated while we are firing).
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||||
*/
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||||
target = RETAIN(_target);
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||||
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||||
if (_selector == 0) {
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||||
NS_DURING {
|
||||
[(NSInvocation*)target invoke];
|
||||
}
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||||
NS_HANDLER {
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||||
NSLog(@"*** NSTimer ignoring exception '%@' (reason '%@') "
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||||
@"raised during posting of timer with target %s(%s) "
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||||
@"and selector '%@'",
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||||
[localException name], [localException reason],
|
||||
GSClassNameFromObject(target),
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||||
GSObjCIsInstance(target) ? "instance" : "class",
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||||
NSStringFromSelector([target selector]));
|
||||
}
|
||||
NS_ENDHANDLER
|
||||
} else {
|
||||
NS_DURING {
|
||||
[target performSelector: _selector withObject: self];
|
||||
}
|
||||
NS_HANDLER {
|
||||
NSLog(@"*** NSTimer ignoring exception '%@' (reason '%@') "
|
||||
@"raised during posting of timer with target %p and "
|
||||
@"selector '%@'",
|
||||
[localException name], [localException reason], target,
|
||||
NSStringFromSelector(_selector));
|
||||
}
|
||||
NS_ENDHANDLER
|
||||
}
|
||||
RELEASE(target);
|
||||
}
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||||
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||||
if (_repeats == NO) {
|
||||
[self invalidate];
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||||
}
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||||
}
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||||
}
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```
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可以看到如果 repeat 为 NO ，则会执行 `[target performSelector: _selector withObject: self];` 调用1次方法，然后会执行 `invalidate` 函数，`invalidate` 实现如下
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```objective-c
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- (void) invalidate
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{
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/* OPENSTEP allows this method to be called multiple times. */
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||||
_invalidated = YES;
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||||
if (_target != nil)
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||||
{
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||||
DESTROY(_target);
|
||||
}
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||||
if (_info != nil)
|
||||
{
|
||||
DESTROY(_info);
|
||||
}
|
||||
}
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```
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可以看到当 target 和 info 存在的时候，都会在 `invalidate` 方法中被 destory，也就是释放。
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```
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#define DESTROY(object) ({ \
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void *__o = (void*)object; \
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object = nil; \
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[(id)__o release]; \
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})
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#endif
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```
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结论：通过 gnu 可以看到，NSTimer 会对传入的 target、info 对象进行持有强引用，当 repeat 参数为 NO 的时候，则会立马通过 performSelector 的方式执行定时器任务，然后执行 invalidate 方法，对其内部引用的 object、info 进行释放。
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上面的代码主要是利用定时器重复执行 p_doSomeThing 方法，在合适的时候调用 p_stopDoSomeThing 方法使定时器失效。
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能看出问题吗？在开始讨论上面代码问题之前，需要对 NSTimer 做一点说明。NSTimer 的 `scheduledTimerWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:` 方法的最后一个参数为 YES 时，NSTimer 会保留目标对象，等到自身失效才释放目标对象。执行完任务后，一次性的定时器会自动失效；重复性的定时器，需要主动调用 invalidate 方法才会失效。
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当前的 VC 和 定时器互相引用，造成循环引用。
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当前的 VC 和 定时器互相引用，造成循环引用。所以思路如下：
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如果能在合适的时机打破循环引用就不会有问题了
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1. 控制器不再强引用定时器
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2. 定时器不再保留当前的控制器
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## 解决方案：
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### 替换 NSTimer API
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## 解决方案
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### 改用 block 的方式替换 API，不再持有 target
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<img src="./../assets/NSTimerFixMemoryLeakIssueByBlockAPI.png" style="zoom:30%" />
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该种方式，控制器 （self）强引用 timer，timer 强引用 block，block 弱引用 self，3者没有形成环。
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### 采用系统 NSProxy 代替自定义的中间类
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<img src="./../assets/NSTimerMemoryLeakFixedByNSProxy.png" style="zoom:30%" />
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注意：继承自 NSProxy 的类，不能 init。
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QA：自己写的继承自 NSObject 的代理对象和继承自 NSProxy 的代理有何区别？看上去反而是自定义的 NSObject 使用更简单呀？
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答：**NSProxy 效率更高**。NSProxy 的主要作用是为消息转发提供一个通用的接口，是一个继承自 NSObject 的对象，虽然看上去 API 更简单，写法简单，但内部运行的时候还是基于 isa 去查找类对象、元类对象的 cache 中查找，找不到再去 class_rw_t 中查找，找不到再从 superclass 找父类的类对象、元类对象...流程，最后还是找不到，则走 runtime 的动态方法解析、消息转发阶段。
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看一段神奇的代码
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<img src="./../assets/NSProxyAndNSObjectMethodImpl.png" style="zoom:30%" />
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为什么打印出 `0 1`？
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分析：
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- p1 是 `TimerProxy` 类，继承于 NSObject 所以就不是 UIViewController 类型。
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- p2 是 `MethodProxy` 类，继承自 NSProxy，当调用 isKindOfClass 这个方法的时候，也会进行消息转发，即调用 `forwardInvocation` 方法，其内部实现 `[invocation invokeWithTarget:self.target];` 则触发 self.target 的逻辑。此时 self.target 就是 self，所以上面的 `[p2 isKindOfClass:[self class]]` 等价于 `[self isKindOfClass:[self.class]]`，所以为 1。
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也就是说继承自 NSProxy 类的对象，调用方法的时候，会自动走消息转发的流程。
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这一点可以查看 GUN 查看下源码印证。`NSProxy.m`
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```objectivec
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__weak typeof(self) weakSelf = self;
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self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 repeats:YES block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
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||||
[weakSelf timerTest];
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||||
}];
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- (BOOL) isKindOfClass: (Class)aClass
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{
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NSMethodSignature *sig;
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NSInvocation *inv;
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BOOL ret;
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sig = [self methodSignatureForSelector: _cmd];
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||||
inv = [NSInvocation invocationWithMethodSignature: sig];
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||||
[inv setSelector: _cmd];
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||||
[inv setArgument: &aClass atIndex: 2];
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||||
[self forwardInvocation: inv];
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||||
[inv getReturnValue: &ret];
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return ret;
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}
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```
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可以看到内部直接调用了消息转发。
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### GCD Timer
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CADisplayLink、NSTimer 都是依靠 RunLoop 实现的，所以当 RunLoop 任务繁重的时候，定时器可能不准。
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**CADisplayLink、NSTimer 都是依靠 RunLoop 实现的，所以当 RunLoop 任务繁重的时候，定时器可能不准。**
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GCD 的定时器会更加准时，底层依赖系统内核。
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<img src="./../assets/RunLoop-SourceCode.png" style="zoom:30%" />
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假设一个 NSTimer 被加到 RunLoop 开头，NSTimer 执行周期为1s，RunLoop 前面任务繁重，第一次走完一个完整的 RunLoop 需要0.4s，然后从头检测 NSTimer 有没有到时间，发现还没到继续执行 RunLoop 后续逻辑。后面遇到卡顿任务了，第二次 RunLoop 用了0.5s，然后从头检测 NSTimer 有没有到时间，0.4+0.5还不到时间，继续跑，第三次 RunLoop 比较轻松，耗时0.2s，再判断定时器时间有没有到，则此次已经0.4+0.5+0.2=1.1s了，此时 NSTimer 的事件被执行，此时精确度已经不够了（每次 RunLoop 的执行时间不固定）
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||||
如果 NSTimer 被添加到了一个特定的模式，当滚动视图时， RunLoop 会切换到 `UITrackingRunLoopMode`，如果 NSTimer 没有被添加到这个模式，它就不会触发。
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当 RunLoop 没有事件可处理时，它会进入休眠状态。这意味着即使定时器的时间间隔到了，但 `RunLoop` 可能还在休眠中，因此定时器不会立即触发。
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网上有些针对 FPS 帧率的检测是基于 CADisplayLink 计算的，所以这种方案不准确。具体可以查看文章：[带你打造一套 APM 监控系统](./1.74.md)
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GCD 的 timer 会更加准时，底层依赖系统内核，不依赖 RunLoop。
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```objectivec
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||||
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;
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||||
@@ -86,27 +299,17 @@ self.timer = timerSource;
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GCD timer 不依赖 RunLoop，系统底层驱动，所以会更加准确。因为和 RunLoop 无关，所以和 UI 滚动，RunLoop mode 切换到 UITrackingMode 也不影响 GCD timer。
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### 打破循环引用，NSTimer target 自定义
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||||
```objectivec
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||||
@interface LBPProxy : NSObject
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target;
|
||||
@property (nonatomic, weak) id target;
|
||||
@end
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||||
<img src="./../assets/NSTimerMemoryLeakFixedByProxy.png" style="zoom:30%" />
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@implementation LBPProxy
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target{
|
||||
LBPProxy *proxy = [[LBPProxy alloc] init];
|
||||
proxy.target = target;
|
||||
return proxy;
|
||||
}
|
||||
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
|
||||
return self.target;
|
||||
}
|
||||
@end
|
||||
|
||||
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[LBPProxy proxyWithObject:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
|
||||
```
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||||
### 高精度定时器封装
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||||
@@ -239,122 +442,7 @@ dispatch_semaphore_t semaphore_;
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||||
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||||
### NSProxy
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||||
|
||||
```objectivec
|
||||
#import "LBPProxy.h"
|
||||
@implementation LBPProxy
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target{
|
||||
LBPProxy *proxy = [LBPProxy alloc];
|
||||
proxy.target = target;
|
||||
return proxy;
|
||||
}
|
||||
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel{
|
||||
return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
|
||||
}
|
||||
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation{
|
||||
// 方法1
|
||||
invocation.target = self.target;
|
||||
[invocation invoke];
|
||||
// 方法2
|
||||
[invocation invokeWithTarget:self.target];
|
||||
}
|
||||
@end
|
||||
|
||||
self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1.0 target:[LBPProxy proxyWithObject:self] selector:@selector(timerTest) userInfo:nil repeats:YES];
|
||||
```
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||||
|
||||
QA: 自己写的继承自 NSObject 的代理对象和继承自 NSProxy 的代理有何区别？
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||||
NSProxy 效率更高。继承自 NSObject 的代理，内部运行的时候还是存在方法查找（isa、superclass、cache、methods）流程。
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||||
看一段神奇的代码
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||||
`LBPProxy`
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||||
|
||||
```objectivec
|
||||
@interface LBPProxy : NSObject
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target;
|
||||
@property (nonatomic, weak) id target;
|
||||
@end
|
||||
@implementation LBPProxy
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target{
|
||||
LBPProxy *proxy = [LBPProxy alloc];
|
||||
proxy.target = target;
|
||||
return proxy;
|
||||
}
|
||||
- (id)forwardingTargetForSelector:(SEL)aSelector{
|
||||
return self.target;
|
||||
}
|
||||
@end
|
||||
```
|
||||
|
||||
`LBPProxy2`
|
||||
|
||||
```objectivec
|
||||
@interface LBPProxy2 : NSProxy
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target;
|
||||
@property (nonatomic, weak) id target;
|
||||
@end
|
||||
@implementation LBPProxy2
|
||||
+ (instancetype)proxyWithObject:(id)target{
|
||||
LBPProxy2 *proxy = [LBPProxy2 alloc];
|
||||
proxy.target = target;
|
||||
return proxy;
|
||||
}
|
||||
- (NSMethodSignature *)methodSignatureForSelector:(SEL)sel{
|
||||
return [self.target methodSignatureForSelector:sel];
|
||||
}
|
||||
- (void)forwardInvocation:(NSInvocation *)invocation{
|
||||
// 方法1
|
||||
invocation.target = self.target;
|
||||
[invocation invoke];
|
||||
// 方法2
|
||||
[invocation invokeWithTarget:self.target];
|
||||
}
|
||||
@end
|
||||
```
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||||
|
||||
main.m
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||||
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||||
```objectivec
|
||||
ViewController *vc = [[ViewController alloc] init];
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||||
LBPProxy *p1 = [LBPProxy proxyWithObject:vc];
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||||
LBPProxy2 *p2 = [LBPProxy2 proxyWithObject:vc];
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||||
NSLog(@"%d %d",
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||||
[p1 isKindOfClass:[UIViewController class]],
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||||
[p2 isKindOfClass:[UIViewController class]]);
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||||
appDelegateClassName = NSStringFromClass([AppDelegate class]);
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// 0 1
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||||
```
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|
||||
为什么打印出 `0 1`。
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分析：
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||||
- p1 是 LBPProxy 类，继承于 NSObject 所以就不是 UIViewController 类型。
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|
||||
- p2 是 LBPProxy2 类，继承自 NSProxy，当调用 isKindOfClass 这个方法的时候，也会进行消息转发，即调用 `forwardInvocation` 方法，其内部实现 `[invocation invokeWithTarget:self.target];` 则触发 self.target 的逻辑。此时 self.target 就是 VC，所以为 1。
|
||||
|
||||
这一点可以查看 GUN 查看下源码印证。`NSProxy.m`
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||||
```objectivec
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||||
- (BOOL) isKindOfClass: (Class)aClass
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{
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||||
NSMethodSignature *sig;
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||||
NSInvocation *inv;
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||||
BOOL ret;
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||||
sig = [self methodSignatureForSelector: _cmd];
|
||||
inv = [NSInvocation invocationWithMethodSignature: sig];
|
||||
[inv setSelector: _cmd];
|
||||
[inv setArgument: &aClass atIndex: 2];
|
||||
[self forwardInvocation: inv];
|
||||
[inv getReturnValue: &ret];
|
||||
return ret;
|
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}
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```
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可以看到内部直接调用了消息转发。
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### 采用 Block 的形式为 NSTimer 增加分类
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@@ -476,6 +564,8 @@ __strong __typeof(&*weakSelf)self = weakSelf;
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iOS 10 中，定时器 api 增加了 block 方法，实现原理与此类似，这里采用分类为 NSTimer 增加 block 参数的方法，最终的行为一致
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## 检测
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根据 Instrucments 提供的工具的工作原理，写一个野指针探针工具去发现并定位问题。具体见[野指针监控工具](./1.74.md#zombieSniffer)
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Reference in New Issue
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