Как работают таймеры

Таймер позволяет Вам планировать задержанное или периодическое действие. Таймер ожидает, пока определенный интервал не протек и затем стреляет, выполняя определенное действие, такое как отправка сообщения к его целевому объекту. Когда CPU и многочисленные другие системы пробуждены от их маломощных, состояний ожидания, пробуждение системы от состояния ожидания подвергается затратам энергии. Если таймер заставляет систему просыпаться, это несет те расходы.

Некоторые приложения используют таймеры для опроса относительно изменений состояния вместо того, чтобы использовать более эффективные службы для получения уведомлений о событии. Некоторые приложения используют таймеры в качестве инструментов синхронизации вместо того, чтобы использовать более эффективные инструменты, такие как семафоры и другие блокировки. Некоторые таймеры выполняются без подходящих тайм-аутов, и другие таймеры продолжают стрелять, когда они больше не необходимы. Если существует много вызванных на таймер пробуждений, энергетическое влияние высоко, как показано на рисунке 2-1.

Таймеры в OS X

OS X имеет много интерфейсов программирования для задержки процессов в течение установленных периодов времени. Любой метод или функция, которой Вы передаете относительный или абсолютный срок, являются таймером API. Например:

• Высокоуровневый таймер APIs включает источники таймера отгрузки, CFRunLoopTimerCreate и другие функции CFRunLoopTimer, NSTimer класс, performSelector:withObject:afterDelay: метод, CVDisplayLinkStart и другие функции CVDisplayLink, и NSProgressIndicator класс.

• Низкоуровневый таймер APIs включает функции sleep, usleep, nanosleep, pthread_cond_timedwait, select, poll, kevent, dispatch_after, и despatch_semaphore_wait.

Некоторые приложения используют таймеры излишне. При использовании таймеров в приложении посмотрите, могли ли бы Вы обойтись без них. Например, некоторые приложения используют таймеры для опроса относительно изменений состояния, когда они должны реагировать на события вместо этого. Другие приложения используют таймеры в качестве инструментов синхронизации, когда они должны использовать семафоры или другие блокировки, чтобы быть самыми эффективными.

Реагируйте на события вместо того, чтобы опросить с таймерами

Некоторые таймеры использования приложений для опроса относительно нажатий клавиш, расположений мыши, изменяются на содержание файла, доступность сети и другие изменения состояния. Таймеры препятствуют тому, чтобы CPU шел в или остался в состоянии ожидания, использующем заряд батареи.

Вместо того, чтобы опросить для получения уведомлений о событии используйте более эффективные службы.

Например, вместо того, чтобы использовать таймер в качестве в Перечислении 2-1 для получения уведомлений о событии используйте источник отгрузки (показанный в Перечислении 2-2).

Перечисление 2-1  , Не рекомендуемое: Используя неэффективный энергией таймер для опроса относительно изменений в файле

NSTimer *myTimer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:date

                    interval:0.5  /*** Not Recommended ***/

                    target:self

                    selector:@selector(checkForFile:)

                    userInfo:nil

                    repeats:YES]; /*** Not Recommended ***/

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:myTimer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

Перечисление 2-2  Используя энергосберегающий источник отгрузки для получения файла изменяет уведомления

const uint64_t flags = DISPATCH_VNODE_DELETE | DISPATCH_VNODE_WRITE;

dispatch_source_t my_source =

         dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_VNODE, fd, flags, queue);

dispatch_source_set_event_handler(my_source, ^{

         [self checkForFile];

});

dispatch_resume(my_source);

Для ответа на события вместо того, чтобы опросить с таймерами используйте уведомления о событии для многих предоставленных системой служб (Таблица 2-1).

Обратите внимание на то, что подобная таблица появляется в, Избегают Работы, Требующей Опроса, потому что те же методы могут использоваться для опроса что касается таймеров.

Рисунок 2-2 иллюстрирует, как ответ на события вместо того, чтобы опросить с таймером сохраняет время работы от батареи. (С 2013 WWDC выбирается это видео: Повышение Эффективности Питания с Дремотой Приложения.)

Используйте семафоры или другие блокировки для синхронизации вместо таймеров

Вместо того, чтобы использовать таймеры, Grand Central Dispatch (GCD) предоставляет очередям отгрузки, семафорам отгрузки и другим функциям синхронизации.

Например, вместо того, чтобы использовать основанные на таймере инструменты синхронизации (в качестве в Перечислении 2-3), Ваше приложение должно использовать семафоры или другие блокировки (как в Перечислении 2-4).

Перечисление 2-3  , Не рекомендуемое: Используя неэффективный энергией таймер как инструмент синхронизации

BOOL workIsDone = NO;

/* thread one */

void doWork(void) {

     /* wait for network ... */

     workIsDone = YES;

}

/* thread two: completion handler */  /*** Not Recommended ***/

void waitForWorkToFinish(void) {

     while (!workIsDone) {

        usleep(100000); /* 100 ms */  /*** Not Recommended ***/

     }

    [WorkController workDidFinish];

}

Код в вышеупомянутом примере выполняет работу над одним потоком, в то время как на другом потоке, обработчик завершения использует таймер, чтобы периодически проверить, завершилась ли работа над первым потоком. Пока работа в первом потоке не завершается, usleep таймер во втором потоке постоянно будит систему только, чтобы решить, что не завершилась работа в первом потоке.

Вместо того, чтобы использовать основанный на таймере инструмент синхронизации, Ваше приложение должно использовать семафоры или другие блокировки. Код в Перечислении 2-4 выполняет синхронизацию намного более эффективно с последовательной очередью отгрузки.

Перечисление 2-4  Используя энергосберегающую очередь отгрузки для синхронизации потоков

my_queue = dispatch_queue_create(“com.myapp.myq”, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

/* thread one */

dispatch_sync(my_queue, ^{

      /* wait for network ... */

}); }

/* thread two */

void waitForWorkToFinish(void) {

      dispatch_sync(my_queue, ^{

          [WorkController workDidFinish];

}); }

Постоянно не будя систему, блок завершения в потоке два автоматически выполняется, как только закончен первый поток.

Для получения дополнительной информации об использовании очередей отгрузки семафоры отгрузки и другие функции синхронизации Центральной Отгрузки, видят Руководство по программированию Параллелизма и Ссылку Grand Central Dispatch (GCD). Также посмотрите Синхронизацию в Поточной обработке Руководства по программированию.

Если Вы нуждаетесь в таймере, используете его эффективно

Если Вы решаете, что Ваше приложение действительно требует таймера (игры, и другие интенсивные графикой приложения часто полагаются на таймеры для инициирования экрана или обновлений анимации), считайте следующие разделы, описывающие некоторые подходы для рисования наименьшего количества суммы питания.

Если необходимо использовать таймеры, следовать этим инструкциям:

• Используйте таймеры экономно путем указания подходящих тайм-аутов.

• Лишите законной силы повторяющиеся таймеры, когда они больше не будут необходимы.

• Допуски набора для того, когда должны стрелять таймеры.

for (;;) {

    long rv;

    dispatch_time_t timeout = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 500 * NSEC_PER_SEC);

                                            /*** Not Recommended ***/

    rv = dispatch_semaphore_wait(my_sema, timeout);

    if (havePendingWork) {

        [self doPendingWork];

  }

}

for (;;) {

     long rv;

     dispatch_time_t timeout = DISPATCH_TIME_FOREVER;

     rv = dispatch_semaphore_wait(my_sema, timeout);

     if (havePendingWork) {

         [self doPendingWork];

} }

NSTimer *myTimer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:date

                                    interval:1.0

                                    target:self

                                    selector:@selector(timerFired:)

                                    userInfo:nil

                                    repeats:YES];

/* ... */

[myTimer invalidate];    /* Recommended */

NSTimer *myTimer = [[NSTimer alloc] initWithFireDate:date interval:3.0 target:self selector:@selector(timerFired:) userInfo:nil repeats:YES];

myTimer setTolerace:0.3];

[[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:myTimer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

dispatch_source_t my_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

dispatch_source_set_timer(my_timer, DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC, NSEC_PER_SEC / 10);

dispatch_source_set_event_handler(my_timer, ^{

    [self timerFired];

});

dispatch_resume(my_timer);

CFRunLoopTimerRef myTimer = CFRunLoopTimerCreate(kCFAllocatorDefault, fireDate, 2.0, 0, &timerFired,  NULL);

CFRunLoopTimerSetTolerance(myTimer, 0.2);

CFRunLoopAddTimer(CFRunLoopGetCurrent(), myTimer, kCFRunLoopDefaultMode);

Распознайте и решите проблемы таймера

При разработке и тестировании приложения, у Вас есть два инструмента, которые могут помочь Вам определить, повреждают ли таймеры в Вашем приложении энергетическую производительность: энергетический прибор Влияния (в XCode) и энергетическая область (в Мониторе Действия).

Энергетический прибор Влияния. Когда Вы создаете и выполняете свое приложение в XCode, можно проверить взрывы таймера с энергетическим прибором Влияния. Откройтесь навигатор отладки (выберите View> Navigators> Show Debug Navigator). Выберите энергетический прибор Влияния. Область "Wakes and CPU” сообщает, как часто таймер стрелял в прошлую секунду. Очень высокое число пробуждений приводит к очень высокоэнергетическому влиянию, как показано на рисунке 2-1.

Монитор действия. При тестировании можно проверить взрывы таймера путем запуска приложения с выполнением приложения Монитора Действия. Нажмите энергетическую кнопку в Мониторе Действия. Выберите View> Column> Idle Wake Ups и просмотрите состояние своего приложения. Число в столбце Idle Wake Ups сообщает, сколько раз в секунду таймер запустил, усредненный по демонстрационному интервалу, как проиллюстрировано на рисунке 2-3.

Если Ваше приложение имеет больше чем одно пробуждение в секунду, когда это должно быть неактивно, заняться расследованиями почему с timerfires инструмент командной строки. Предоставьте инструмент ID процесса, который Вы исследуете и передаете -s флаг для включения отслеживаний стека. Инструмент регистрирует все места, где приложение проснулось из-за таймера.

В выводе Terminal, показанном в Перечислении 2-11, MyApp имеет Базовую Основу на 2 Гц (CF) таймер это выполняет вызванную подпрограмму timerFired в его делегате приложения. Центральная Отгрузка (dispatch) таймер также выполняет вызванную подпрограмму updateWidgets. MyApp также вызывает usleep таймер, как показано в отслеживании стека. С этой информацией разработчик MyApp может исследовать те вызовы, чтобы видеть, ответственны ли они за чрезмерные пробуждения.

Перечисление 2-11  Отлаживая чрезмерный таймер, стреляющий с timerfires инструмент

$ sudo timerfires -p <pid> -s

TIME(ms)   PID  PROCESS  TYPE      TIMER ROUTINE

     435  1603  MyApp    CF        MyApp`-[AppDelegate timerFired:]

     933  1603  MyApp    CF        MyApp`-[AppDelegate timerFired:]

    1055  1603  MyApp    dispatch  MyApp`-[AppModel updateWidgets:]

    1435  1603  MyApp    CF        MyApp`-[AppDelegate timerFired:]

    1935  1603  MyApp    CF        MyApp`-[AppDelegate timerFired:]

    2055  1603  MyApp    dispatch  MyApp`-[AppModel updateWidgets:]

    2435  1603  MyApp    CF        MyApp`-[AppDelegate timerFired:]

    3004  1603  MyApp    sleep

              libsystem_kernel.dylib`__semwait_signal+0xa

              libsystem_c.dylib`usleep+0x36

              MyApp`-[AppModel pollForChange]+0x1a

              libdispatch.dylib`_dispatch_call_block_and_release+0xc

В видеодемонстрации, показанной на рисунке 2-4, аналитик использует энергетический прибор Влияния и timerfires инструмент, чтобы обнаружить и диагностировать две проблемы с таймерами. В одном случае приложение использует таймер для опроса относительно изменений в файле, и в другом случае, таймер никогда не лишается законной силы после того, как это больше не необходимо.

Эти проблемы решены путем замены таймера опроса с источником отгрузки и путем добавления вызова для лишения законной силы другого таймера. С теми изменениями приложение входит в абсолютно состояние ожидания, когда оно не используется. (С 2013 WWDC выбирается это видео: энергетические Методы наиболее успешной практики.)