面试题：Objective-C多线程编程中GCD队列的性能差异

Question

在Objective-C多线程编程里，使用Grand Central Dispatch(GCD)时，串行队列和并行队列在性能优化方面有哪些不同的应用场景？请举例说明如何合理选择这两种队列来提升程序性能。

Answer 1

串行队列应用场景

1. 资源同步：当需要对共享资源进行同步访问，避免数据竞争时使用。例如，一个应用程序有一个全局的数据库操作对象，对数据库的读/写操作需要顺序执行，防止数据不一致。

// 创建串行队列
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.example.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 在串行队列中执行数据库操作
dispatch_async(serialQueue, ^{
    // 数据库写操作
});
dispatch_async(serialQueue, ^{
    // 数据库读操作
});

2. 顺序执行任务：某些任务依赖前序任务的结果，必须顺序执行。比如，先下载文件，然后解压文件，最后读取解压后的内容。

dispatch_async(serialQueue, ^{
    // 下载文件
    dispatch_async(serialQueue, ^{
        // 解压文件
        dispatch_async(serialQueue, ^{
            // 读取解压后的内容
        });
    });
});

并行队列应用场景

1. 计算密集型任务：当有多个独立的计算任务，且CPU有足够的核心来并行处理时，使用并行队列可以充分利用多核CPU的性能。例如，对一个数组中的每个元素进行复杂的数学运算。

// 创建并行队列
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSMutableArray *numbers = [NSMutableArray arrayWithArray:@[@1, @2, @3, @4, @5]];
[numbers enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        NSNumber *number = obj;
        // 复杂数学运算
        NSNumber *result = @(number.integerValue * number.integerValue);
        // 更新结果到数组等操作
    });
}];

2. I/O操作：如果有多个独立的I/O操作（如网络请求、文件读取等），并行队列可以同时发起这些操作，减少整体的等待时间。例如，同时从多个URL下载图片。

NSArray *imageURLs = @[@"url1", @"url2", @"url3"];
[imageURLs enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
    NSString *urlString = obj;
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlString];
        NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        // 处理下载的图片数据
    });
}];

选择原则

1. 任务依赖关系：如果任务之间有严格的先后顺序，选择串行队列；如果任务相互独立，选择并行队列。
2. 资源访问：对共享资源的操作，为避免数据竞争，选择串行队列；对无共享资源的独立任务，选择并行队列以提升性能。
3. 任务类型：计算密集型和I/O密集型的独立任务适合并行队列，而涉及资源同步、顺序依赖的任务适合串行队列。