老司机带你走进Core Animation 之CADisplayLink

老司机带你走进Core Animation 之CADisplayLink

系列文章:


今天说点啥呢?上次老司机说过,带你走进CoreAnimation,那今天就趁热打铁,继续讲讲核心动画相关的东西吧。那今天要讲的就是CADisplayLink。

这篇文章会涉及到什么呢?

  • CADisplayLink的基本使用方法
  • OC中的三种定时器:CADisplayLink、NSTimer、GCD
  • runloop浅析

CADisplayLink

点进CADisplayLink的头文件我们能看到,其实他的方法并不多,而且他的功能很单一,就是作为一个定时器的存在。

不过既然苹果专门提供了这么一个类,就一定是有他的存在意义的。他的优势就在于他的执行频率是根据设备屏幕的刷新频率来计算的。换句话讲,他也是时间间隔最准确的定时器。

还是在使用中介绍吧。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];        
    self.view.backgroundColor = [UIColor grayColor];
    ///target selector 模式初始化一个实例
    self.timerInC = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(changeImg)];
    ///暂停
    self.timerInC.paused = YES;
    ///selector触发间隔
    self.timerInC.frameInterval = 2;
    
    self.imgV = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, 200, 200)];
    self.imgV.contentMode = UIViewContentModeScaleAspectFill;
    self.imgV.center = self.view.center;
    [self.view addSubview:self.imgV];
    
    ///加入一个runLoop
    [self.timerInC addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];
    
    UIButton * button = [UIButton buttonWithType:(UIButtonTypeSystem)];
    [button setFrame:CGRectMake(0, 0, 100, 30)];
    button.center = CGPointMake(self.view.center.x, self.view.center.y + 200);
    [self.view addSubview:button];
    [button setTitle:@"开始播放" forState:(UIControlStateNormal)];
    [button setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];
    [button addTarget:self action:@selector(gifAction) forControlEvents:(UIControlEventTouchUpInside)];
}
-(void)changeImg
{
    self.currentIndex ++;
    if (self.currentIndex > 75) {
        self.currentIndex = 1;
    }
    self.imgV.image = [UIImage imageNamed:[NSString stringWithFormat:@"%ld.jpg",self.currentIndex]];
}

-(void)gifAction
{
    self.timerInC.paused = !self.timerInC.paused;
}

CADisplayTimer

我们可以从头文件中看到,苹果只提供了一个生成实例的接口。

+(CADisplayLink *)displayLinkWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel;

通过这个方法,可以以target/selector模式生成一个绑定了触发事件的实例。参数target、selector可以类比button,我就不做具体讲解了。

然而你只生成一个实例你的事件是不会被触发的,这是因为你没有把他加入到runloop当中。

-(void)addToRunLoop:(NSRunLoop *)runloop forMode:(NSString *)mode;

你可以调用这个方法将实例加入到一个选定的runloop中,这时我们的事件就能被触发了。

-(void)removeFromRunLoop:(NSRunLoop *)runloop forMode:(NSString *)mode;

有添加当然会有移除,当你要从某个runloop中移除当前实例的时候你可以调用上面的方法。

类比NSTimer,CADisplayLink也有一个计时器销毁的方法:

-(void)invalidate;

调用这个方法,会从所有runLoop中移除当前实例,这个方法可以用于不需要计时器后对他进行释放前的操作。

好吧,CADisplayLink就这四个方法。以及四个属性:

  • timestamp,获取上一次selector被执行的时间戳。这个属性是一个只读属性,而且你要记住的是只有当selector被执行过一次之后这个值才会被取到有效值。这个属性同上是用来比较当前图层时间与上一次selector执行时间只差,从而来计算本次UI应该发生的改变的进度(例如视图做移动效果)。
  • duration,获取当前设备的屏幕刷新时间间隔。同timestamp一样,他也是个只读属性,并且也需要selector触发一次才可以取值。值的一提的是,当前iOS设备的刷新频率都是60HZ。也就是说每16.7ms刷新一次。作用也与timestamp相同,都可以用于辅助计算。不过需要说明的一点是,如果CPU过于繁忙,duration的值是会浮动的
  • paused,看名字就能看出来,是控制计时器暂停与恢复的属性。设置为YES的时候会暂停事件的触发。
  • frameInterval,事件触发间隔。是指两次selector触发之间间隔几次屏幕刷新,默认值为1,也就是说屏幕每刷新一次,执行一次selector,这个也可以间接用来控制动画速度

两次selector触发的时间间隔是time = frameInterVal * duration。必须注意的是,selector执行所需要的时间一定要小于其触发间隔,否则会造成掉帧情况

总体来说,CADisplayLink的使用还是比较简单的。


三种定时器的优势与劣势

CADisplayLink

基本用法上文刚刚介绍过。

优势:依托于设备屏幕刷新频率触发事件,所以其触发时间上是最准确的。也是最适合做UI不断刷新的事件,过渡相对流畅,无卡顿感。

缺点:

  • 由于依托于屏幕刷新频率,若果CPU不堪重负而影响了屏幕刷新,那么我们的触发事件也会受到相应影响。
  • selector触发的时间间隔只能是duration的整倍数。
  • selector事件如果大于其触发间隔就会造成掉帧现象。
  • CADisplayLink不能被继承。

NSTimer

基本用法:

self.timerInN = [NSTimer timerWithTimeInterval:0.032 target:self selector:@selector(changeImg) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:self.timerInN forMode:NSRunLoopCommonModes];

NSTimer的使用方法也相对简单。

首先,有5个方法可以为我们提供NSTimer实例。 分三类,以timer开头的两个类方法,以schedule开头的两个类方法以及以init开头的一个实例方法。

以timer开头的两个类方法是灵活度最高的两个方法。这两个方法的不同点在于绑定事件的方式。一个使用NSInvocation进行转发消息,一个使用target/selector模式绑定事件。总之就是绑定timer的触发事件,这里不做展开讲解。

后面两个参数分别是用户参数以及重复模式。

但是单单生成了实例还是不会触发我们的事件,像CADisplayLink一样我们也需要将他加入到runloop中,之后就可以触发我们的事件了。

只要是使用NSTimer就一定要加入到runloop中才可以触发我们的事件,你可能会说schedule开头那两个类方法就不用添加runloop,这其实是个错觉,是系统为你将timer添加到了currentRunLoop中,defaultModel

最后一个init开头的实例方法就是给timer添加了一个定时启动,这里就不赘述了。

NSTimer还有两个实例方法,fire和invalid。分别是立即执行事件和销毁timer。这两个方法比较重要,稍后我会着重讲解一下。

接着说一下他的五个属性。

  • fireDate,设置当前timer的事件的触发时间。通常我们使用这个属性来做计时器的暂停与恢复
///暂停计时器
self.timer.fireDate = [NSDate distantFuture];
///恢复计时器
self.timer.fireDate = [NSDate distantPast];
  • timeInterval,只读属性,获取当前timer的事件的触发间隔
  • tolerance,允许误差时间。我们知道NSTimer事件的触发事件是不准确的,完全取决于当前runloop处理的时间。如果当前runloop在处理复杂运算,则timer执行时间将会被推迟,直到复杂运算结束后立即执行触发事件,之后再按照初始设置的节奏去执行。当设置tolerance之后在允许范围内的延迟可以触发事件,超过的则不触发。关于tolerance的设置,苹果有这么一段介绍:

As the user of the timer, you will have the best idea of what an appropriate tolerance for a timer may be. A general rule of thumb, though, is to set the tolerance to at least 10% of the interval, for a repeating timer. Even a small amount of tolerance will have a significant positive impact on the power usage of your application. The system may put a maximum value of the tolerance.

翻译成人话就是苹果给了你一个设置tolerance的参考值,就是timeInterval的十分之一

  • valid,只读属性,获取当前timer是否有效。
  • userInfo,用户参数,在初始化的时候传入的用户参数。

说到这里其实NSTimer也就基本介绍完成了,不过老司机还是想着重讲一下NSTimer。

  • 关于fire方法

You can use this method to fire a repeating timer without interrupting its regular firing schedule. If the timer is non-repeating, it is automatically invalidated after firing, even if its scheduled fire date has not arrived.

网上很多人对fire方法的解释其实并不正确。fire并不是立即激活定时器,而是立即执行一次定时器方法。当加入到runloop中timer不需要激活即可按照设定的时间触发事件。fire只是相当于手动让timer触发一次事件。如果timer设置的repeat为NO,则fire之后timer立即销毁。如果timer的repeat为YES,则到了之前设置的时间他依旧会按部就班的触发事件fire只是单独触发了一次事件,并不影响原timer的节奏

fire

如上图,默认情况且,根据我写的代码,timerB是不会执行的,应为当前mode并不正确(后面会说)。但是当我点击button也就是执行fire方法时,我们看到timerB响应了事件。

  • 关于invalid方法

我们知道NSTimer使用的时候如果不注意的话,是会造成内存泄漏的。原因是我们生成实例的时候,会对控制器retain一下。如果不对其进行管理则VC的永远不会引用计数为零,进而造成内存泄漏。

所以,当我们不需要的timer的时候,请如下操作:

[self.timer invalid];
self.timer = nil;

这样Timer会对VC进行一次release。所以一定不要忘记调用invalid方法

顺便提一句,如果生成timer实例的时候repeat为NO,那当触发事件结束后,系统也会自动调用invalid一次

  • 关于runloop

有时我们将timer添加到runloop中,而依旧不触发事件。这时候我们应该考虑我们添加到的runloop是否是活跃的runloop。只有成为活跃的runloop,才会执行runloop中的资源

非活跃runloop

  • 关于mode

即使是目标runloop为活跃runloop依然可能不执行,这时候就要考虑目标runloop是否处于我们指定的mode。如果不是我们指定的mode,依然不会执行我们的方法

非指定runloopMode

我们看到,我将timerB加入到UITrackingRunLoopMode模式中,默认我们的timerB是不会执行的。因为默认情况下runloop是处于NSDefaultRunLoopMode中的。当scrollView及其子类滚动的时候,runloop会自动切换为追踪模式(UITrackingRunLoopMode)。这是我们的计时器就会工作了。

切换为正确的Mode

那我们来说一下runloop的几种mode:

  • Default模式

定义:NSDefaultRunLoopMode (Cocoa) kCFRunLoopDefaultMode (Core Foundation)

描述:默认模式中几乎包含了所有输入源(NSConnection除外),一般情况下应使用此模式。

  • Connection模式

定义:NSConnectionReplyMode(Cocoa)

描述:处理NSConnection对象相关事件,系统内部使用,用户基本不会使用。

  • Modal模式

定义:NSModalPanelRunLoopMode(Cocoa)

描述:处理modal panels事件。

  • Event tracking模式

定义:UITrackingRunLoopMode(iOS) NSEventTrackingRunLoopMode(cocoa)

描述:在拖动loop或其他user interface tracking loops时处于此种模式下,在此模式下会限制输入事件的处理。例如,当手指按住UITableView拖动时就会处于此模式。

  • Common模式

定义:NSRunLoopCommonModes (Cocoa) kCFRunLoopCommonModes (Core Foundation)

描述:这是一个伪模式,其为一组run loop mode的集合,将输入源加入此模式意味着在Common Modes中包含的所有模式下都可以处理。在Cocoa应用程序中,默认情况下Common Modes包含default modes,modal modes,event Tracking modes.可使用CFRunLoopAddCommonMode方法想Common Modes中添加自定义modes。

注:iOS中仅NSDefaultRunLoopMode,UITrackingRunLoopMode,NSRunLoopCommonModes三种可用mode。

你们知道苹果手机为什么崛起的这么快么?第一是因为他是诺基亚年代唯一能与塞班并肩的智能系统(毕竟当时用黑莓的很少),当时还没有安卓。第二就是他的流畅的UI

为什么他可以做到UI如德芙一样纵享丝滑呢?因为它赋予了UI极高的地位。全局仅有一条主线程,用来刷新UI。需要不断重绘的scrollView及其子类,享有一个专用的runloopMode,UITrackingRunLoopMode。当scrollView发生滚动时当前runloop会切换为UITrackingRunLoopMode。所以正如上面提到过的,如果你的定时器加到NSDefaultRunLoopMode中那么滚动的时候,计时器动作就停止了。这时,你需要将timer加载NSRunLoopCommonModes中,才能保证滚动与停止时你的timer都会触发事件。这个对于你的轮播图可是很有用的哦。

这里由于篇幅限制,我并不能展开讲解runloop及mode,建议大家去这里看看

NSTimer的优势:使用相对灵活,应用广泛

劣势:受runloop影响严重,同时易造成内存泄漏(调用invalid方法解决)


GCD中的timer——dispatch_source_t

其实说dispatch_source_t是timer这样是狭隘的。dispatch_source_t是GCD为我们预留的类型对象。

GCD方法众多,而且各种牛逼的应用,老司机也并不能玩转GCD,所以这里还是主要讲解一下GCD中Timer的用法吧。

self.timerInG = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
            dispatch_source_set_timer(self.timerInG,  dispatch_walltime(NULL,0 * NSEC_PER_SEC), 0.032 * NSEC_PER_SEC, 0);
            dispatch_source_set_event_handler(self.timerInG, ^{
                [self changeImg];
            });
  • dispatch_source_create(,,,)

这个方法用于返回一个dispatch_source_t对象。第一个参数为源类型,最后一个参数为资源要加入的队列。

  • dispatch_source_set_timer(,,,)

这个方法用来设置我们timer的相关信息。第一个参数是我们的timer对象,第二个是timer事件首次触发的延迟时间,第三个参数是timer时间触发的时间间隔,最后一个参数是timer触发的允许延迟值。类比NSTimer的tolerance。建议值也是十分之一。

  • dispatch_source_set_event_handler(,)

这个方法用来设置timer的触发事件。第一个参数为Timer对象,第二个为回调block。

  • dispatch_resume()

用来激活源对象

  • dispatch_suspend()

用来暂停源对象

  • dispatch_source_cancel()

用来销毁定时器。

另外需要注意的是,dispatch_source_t 一定要被设置为成员变量,否则将会立即被释放。

关于GCD的timer使用起来相对简单,不过,其实操作不当的话也会造成内存泄漏

处于挂起(也就是掉用过 dispatch_suspend())的源是不能释放的。这样就会造成内存泄漏。 所以建议控制器添加一个标识符,记录源是否处于挂起状态,在dealloc事件中判断当前源是否被挂起,如果被挂起,则resume,即可解决内存泄漏问题同时如果某个源挂起后不需要恢复则直接调用dispatch_source_cancel销毁就好

GCDTimer的优势:不受当前runloopMode的影响。 劣势:虽然说不受runloopMode的影响,但是其计时效应仍不是百分之百准确的。另外,他的触发事件也有可能被阻塞,当GCD内部管理的所有线程都被占用时,其触发事件将被延迟


最后,老司机给个demo吧,点这里


好了,到这里是不是CADisplayLink说完了=。=其实我是来还债的。

老规矩,求赞,求关注。

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