定时器工作流程:硬件时钟信号->操作系统->进程->线程
现代计算机基本可以忽略时钟信号分发到线程之前的延时,因此当我们探讨某个系统api定时器是否准确的时候,我们只需要关注时钟信号从进程到线程的延时即可
因此这个议题要区分线程来讨论,iOS中有三个api可以用来实现定时器,他们分别是NSTimer、CADisplayLink、GCD(dispatch_source_t、dispatch_time_t)
区别:
NSTimer和CADisplayLink需要注册到RunLoop去执行,GCD仅仅依赖于线程,和RunLoop无关。
NSTimer和CADisplayLink不支持多线程,GCD可以NSTimer和dispatch_source_t依赖的是硬件时钟发送信号的频率,因此粒度可以分得更细,比如1毫秒,而CADisplayLink依赖的是硬件时钟的VSync信号,该信号固定一秒钟发出60次,这意味着粒度最细也就16.7毫秒执行一次回调
三种定时器的执行过程
NSTimer
NSTimer由硬件时钟计数信号驱动,操作系统接收到时钟信号之后将其转换为时钟计数,然后分发给活跃的App进程,进程内注册时间信号的线程,会在runloop启动后注册CFRunLoopTimerRef,接收进程分发过来的时钟计数信号,Runloop随之执行一次
CADisplayLink
CADisplayLink由硬件时钟VSync信号驱动,每秒钟发出60次,渲染服务进程接收到VSync信号后,会通过IPC通知到活跃的App进程,进程内注册VSync信号的线程,会在Runloop启动后会注册CFRunLoopSourceRef(这里是source1,基于mach_port),接收进程分发过来的VSync信号,Runloop随之执行一次
dispatch_source_t
dispatch_source_t同样由硬件时钟计数信号驱动,只是不依赖于runloop,操作系统接收到时钟信号之后将其转换为时钟计数,然后分发给活跃的App进程,进程检测到有注册到操作系统内核的时间源,随即会申请一个线程,该线程是重新创建的还是复用线程池中的由操作系统决定,操作系统会最大限度复用现有空闲线程,之后执行source回调
以上就是非主线程三种定时器的执行过程,我们可以明显看出他们的开销:
NSTimer和CADisplayLink在创建之初就会绑定一个线程,并且会注册到当前线程的runloop,该线程会一直存在直到定时器销毁,线程被激活后,定时器的回调会在runloop中处理;dispatch_source_t创建之初不会绑定线程,但是在每次执行之前都会申请一个线程,这里有从新创建线程的开销,但是没有runloop执行的开销
存在的弊端:
1.NSTimer和CADisplayLink底层是runloop实现的,所以有可能并不准时,如果runloop任务过于繁重,每一圈的处理就会耗时,就导致不准时。
2.对于CADisplayLink,当CPU忙于其他计算,就无法保证每秒60次的频率执行屏幕绘制。
GCD定时器直接和系统内核挂钩,不依赖于runloop,相对精准。