iOS中实现高精度定时器的方法

背景

最近自己业余时间在开发一个录音软件，要画一个声音的音频图，大概类似下面的样子：

在一秒钟内要取大概20次当前声音的大小，用以绘制成一幅图，那么首先，想当然的当然是用NSTimer了，写了代码如下：

// 当然这里把每秒钟需要的次数设置成一个变量会更好。
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 / 20
                                repeats:YES
                                  block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
                                    // do somting.
                                  }];

在block里面去取了一下当前音量，绘制成了一个图，代码运行起来没问题，音量正确得取到了，并且也绘制在了图上面，乍一看发现没什么问题，等了十几秒再回头看，发现貌似时间过得很慢，明明感觉已经起码过了十秒，但是录音图上停留在6秒7秒的样子，很疑惑，在block中，加了一个Log，就看出缘由了。

设置的明明是0.05秒执行一次，但是从图中来看，基本都是隔了0.1秒才执行一次，很少有0.5秒才执行一次，NSTimer在runloop运行的时候执行，runloop中有其他任务时势必会影响到NSTimer，但是没想到影响会那么大，查阅了官方文档后发现，iOS设备中，NSTimer的精度在0.1秒左右，看来是需要另寻他法了。

平均误差：18.11

while循环

具体思路就是新开一个线程，然后跑一个while循环去检测，代码如下：

dispatch_queue_t timerQueue = dispatch_queue_create("timer", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_async(timerQueue, ^{
        while (YES) {
            usleep( 50000 );
            NSLog(@"timer");
        };
    });

平均误差：65.33毫秒

貌似比NSTimer还不靠谱，经过测试，发现精度基本上在200MS左右。

CADisplayLink

CADisplayLink的调用是根据屏幕刷新率来的，通常iOS设备的刷新率在60HZ，那么一秒钟就能够被调60次。

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CADisplayLink *link = [CADisplayLink displayLinkWithTarget:self selector:@selector(testDisplayLink)];
link.paused = NO;
[link addToRunLoop:[NSRunLoop currentRunLoop] forMode:NSRunLoopCommonModes];

平均误差：0.002（在每秒60次调用的情况下）

相当精确，在固定刷新率下，精度基本在0.001毫秒的样子，但是测试发现CADisplayLink有以下问题：

时间间隔只能是 1 / 60，没法自定义，可以设置 1 / 60的倍数。
首先精度在 1 / 60秒的样子，无法再精确了，在此基础上，调用间隔非常精确。
全局只能有一个CADisplayLink实例在运行。
屏幕在熄灭状态下无法调用此方法。

dispatch_after

通过递归得调用这个函数来实现

dispatch_after(
                   dispatch_time(
                                 DISPATCH_TIME_NOW,
                                 (int)(0.05 * (double)NSEC_PER_SEC)
                                 ),
                   dispatch_get_main_queue(), ^{
                       NSLog(@"dispatch after");
                       [self after];
                   });

平均误差：12.17毫秒。

目前看来是误差最小的了，如果不算CADisplayLink的话。

官方提供的高精度解决方案

官网地址：https://developer.apple.com/library/content/technotes/tn2169/_index.html

平均误差：0.34毫秒

大概测试了一下，间隔在1毫秒的时候，误差在0.7毫秒，间隔在5毫秒的时候误差0.36，间隔在2毫秒的时候误差在0.7毫秒，间隔在4毫秒的时候误差为0.3毫秒，间隔在3毫秒的时候误差在0.49

间隔	误差
5ms	0.36ms
4ms	0.3ms
3ms	0.49ms
2ms	0.7ms
1ms	0.7ms

总体来说，这种方式的精度在5毫秒左右，5毫秒已经能满足绝大多数需求了。

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