[性能优化]DateFormatter深度优化探索

前言

在iOS开发中，对日期进行格式化处理通常有三个步骤：

• 创建DateFormatter对象
• 设置日期格式
• 使用DateFormatter对象对日期进行处理

在上篇文章《DateFormatter性能优化》中，我们通过创建单例对象的方式对创建DateFormatter对象，设置日期格式两个步骤进行了缓存，将方法耗时降低为不缓存的方案的10%左右，但是这种优化方法受制于DateFormatter的几个系统方法的执行效率，本身具有一定的局限性。之前在一些文章中，也看到了使用C语言的

size_t     strftime_l(char * __restrict, size_t, const char * __restrict,
        const struct tm * __restrict, locale_t)
        __DARWIN_ALIAS(strftime_l) __strftimelike(3);

函数对日期格式化进行处理，所以本文将对以下几种情况的方法耗时进行评测：

• 使用Objective-C，不缓存DateFormatter对象
• 使用Objective-C，缓存DateFormatter对象
• 使用Objective-C，调用strftime_l做日期处理
• 使用Swift，不缓存DateFormatter对象
• 使用Swift，缓存DateFormatter对象
• 使用Swift，调用strftime_l做日期处理

Objective-C的三种情况下的代码

//不缓存DateFormatter对象
-(void)testDateFormatterInOCWithoutCache:(NSInteger)times {
    NSString *string = @"";
    NSDate *date;
    CFAbsoluteTime startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i=0; i<times; i++) {
        NSDateFormatter *dateFormatter = [[NSDateFormatter alloc] init];
        [dateFormatter setDateFormat:@"yyyy年MM月dd日HH时mm分ss秒"];
        date = [NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:(1545308405 + i)];
        string = [dateFormatter stringFromDate:date];
    }
    CFAbsoluteTime duration = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime) * 1000.0;
    NSLog(@"\n不缓存DateFormatter对象的方案:\n计算%ld次\n耗时%f ms\n", (long)times, duration);
}

//缓存DateFormatter对象
-(void)testDateFormatterInOCWithCache:(NSInteger)times {
    NSString *string = @"";
    NSDate *date;
    CFAbsoluteTime startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i=0; i<times; i++) {
        date = [NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:(1545308405 + i)];
        string = [[DateFormatterCache shareInstance].formatterOne stringFromDate:date];
    }
    CFAbsoluteTime duration = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime) * 1000.0;
    NSLog(@"\n缓存DateFormatter对象的方案:\n计算%ld次\n耗时%f ms\n", (long)times, duration);
}

//使用C语言来做日期处理
-(void)testDateFormatterInC:(NSInteger)times {
    NSString *string = @"";
    NSDate *date;
    time_t timeInterval;
    char buffer[80];
    CFAbsoluteTime startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i=0; i<times; i++) {
        date = [NSDate dateWithTimeIntervalSince1970:(1545308405 + i)];
        timeInterval = [date timeIntervalSince1970];
        strftime(buffer, sizeof(buffer), "%Y年%m月%d日%H时%M分%S秒", localtime(&timeInterval));
        string = [NSString stringWithCString:buffer encoding:NSUTF8StringEncoding];
    }
    CFAbsoluteTime duration = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime) * 1000.0;
    NSLog(@"==%@", string);
    NSLog(@"\n使用C语言的方案:\n计算%ld次\n耗时%f ms\n", (long)times, duration);
}

这里对于咱们iOS开发的同学来说比较陌生的就是
strftime_l(buffer, sizeof(buffer), "%Y年%m月%d日%H时%M分%S秒", localtime(&timeInterval), NULL);这这行代码的调用，strftime_l函数接受四个参数，第一个参数buffer是C语言中字符数组用于存储日期格式化后的字符串，第二个参数是写入buffer数组的最大值，如果格式化的字符串大于这个值，那么只会取字符串的的一部分，第三个参数"%Y年%m月%d日%H时%M分%S秒"是日期格式，第四个参数localtime(&timeInterval)是指向使用当地时区对时间戳处理得到tm类型结构体的指针

附上tm结构体：

struct tm {
    int    tm_sec;        /* seconds after the minute [0-60] */
    int    tm_min;        /* minutes after the hour [0-59] */
    int    tm_hour;    /* hours since midnight [0-23] */
    int    tm_mday;    /* day of the month [1-31] */
    int    tm_mon;        /* months since January [0-11] */
    int    tm_year;    /* years since 1900 */
    int    tm_wday;    /* days since Sunday [0-6] */
    int    tm_yday;    /* days since January 1 [0-365] */
    int    tm_isdst;    /* Daylight Savings Time flag */
    long    tm_gmtoff;    /* offset from UTC in seconds */
    char    *tm_zone;    /* timezone abbreviation */
};

Swift三种情况下的代码

//不进行缓存
    func testInOldWay(_ times: Int) {
        var string = ""
        var date = Date.init()
        let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
        for i in 0..<times {
            let formatter = DateFormatter()
            formatter.dateFormat = "yyyy年MM月dd日HH时mm分ss秒"
            date = Date.init(timeIntervalSince1970: TimeInterval(1545308405 + i))
            string = formatter.string(from: date)
        }
        let duration = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime) * 1000.0;
        print("使用oldWay计算\n\(times)次，总耗时\n\(duration) ms\n")
    }
    //进行缓存
    func testInNewWay(_ times: Int) {
        var string = ""
        var date = Date.init()
        let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
        for i in 0..<times {
            date = Date.init(timeIntervalSince1970: TimeInterval(1545308405 + i))
            string = DateFormatterCache.shared.dateFormatterOne.string(from: date)
        }
        let duration = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime) * 1000.0;
        print("使用缓存Formatter的方案计算\n\(times)次，总耗时\n\(duration) ms\n")
    }
    
    //使用C语言来做日期处理
    func testFormatterInC(_ times: Int) {
        var date = Date.init()
        var dateString = ""
        var buffer = [Int8](repeating: 0, count: 100)
        var time = time_t(date.timeIntervalSince1970)
        let format = "%Y年%m月%d日%H时%M分%S秒"
        let startTime = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
        for i in 0..<times {
            date = Date.init(timeIntervalSince1970: TimeInterval(1545308405 + i))
            time = time_t(date.timeIntervalSince1970)
            strftime(&buffer, buffer.count, format, localtime(&time))
            dateString = String.init(cString: buffer, encoding: String.Encoding.utf8) ?? ""
        }
        let duration = (CFAbsoluteTimeGetCurrent() - startTime) * 1000.0;
        print("使用C语言的方案计算\n\(times)次，总耗时\n\(duration) ms\n")
        print(dateString)
    }

iOS 12.1 iPhone 7

测试结果：

测试结果：

在Objective-C中，
不使用缓存，使用缓存，使用C语言函数处理的耗时比约为100：10.7：3.5

在Swift中，
不使用缓存，使用缓存，使用C语言函数处理的耗时比约为100：11.7：6.6

Swift在使用DateFormatter进行处理时，不论是缓存的方案还是不缓存的方案，跟使用Objective-C的耗时基本一致，而在Swift中使用C语言的函数来做日期处理时，时间约为使用Objective-C的两倍，而且当只做一次日期处理时，由于涉及到一些初始资源的初始化，所以看上去比后面执行10次的时间还多

最后

如果项目是Objective-C的项目，我觉得可以采用这种C语言的strftime来做日期处理，能将时间降低为缓存NSDateFormatter的方案的33%左右，如果是Swift项目，调用C语言函数的效率没有在Objective-C项目中那么高，虽然能将时间降低为缓存NSDateFormatter的方案的56%左右，但是在Swift中使用C语言的函数存在一定的风险，在这里风险之一就是time = time_t(date.timeIntervalSince1970)这行代码返回的值是time_t类型，time_t类型的定义如下：

public typealias time_t = __darwin_time_t
public typealias __darwin_time_t = Int /* time() */

time_t其实就是Int，当Swift项目运行在32位设备(也就是iphone 5，iphone 5C)上时,Int类型是32位的，最大值为2147483647，如果这是一个时间戳的值，转换为正常时间是2038-01-19 11:14:07，也就是处理的时间是未来的日期，2038年以后的话，会出现数值溢出。

Demo在这里：
https://github.com/577528249/...

参考资料：

https://forums.developer.appl...
https://stackoverflow.com/que...

PS:
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