面试题：Objective-C 工厂模式与其他设计模式的协同及性能考量

Question

在Objective-C开发中，工厂模式常常需要与其他设计模式协同工作以满足复杂业务需求。假设你正在开发一个具有缓存机制的图像加载框架，要求结合工厂模式与单例模式、策略模式来实现高效的图像加载与管理。请详细描述设计思路，包括类的职责划分、交互流程，以及在这个过程中如何进行性能优化和内存管理。

Answer 1

设计思路

1. 类的职责划分

   • 图像加载工厂类（ImageLoaderFactory）：遵循工厂模式，负责创建不同类型的图像加载器实例。它根据不同的条件（例如图像的来源、格式等）创建对应的具体图像加载器对象。
   • 单例缓存类（ImageCache）：基于单例模式，确保整个应用程序中只有一个缓存实例。它负责管理图像的缓存，包括将加载的图像存储到缓存中，以及从缓存中获取图像。
   • 策略抽象类（ImageLoadingStrategy）：定义图像加载的抽象策略方法，具体的策略类（如从网络加载图像策略、从本地文件加载图像策略等）继承自该抽象类，并实现具体的加载逻辑。
   • 具体图像加载器类（如NetworkImageLoader、LocalImageLoader等）：实现ImageLoadingStrategy抽象类，负责根据具体的策略进行图像加载，并且在加载完成后将图像交给ImageCache进行缓存。

2. 交互流程

   • 当需要加载图像时，首先调用ImageLoaderFactory的创建方法，传入图像的相关信息（如URL、本地路径等）。
   • ImageLoaderFactory根据传入的信息决定创建哪种具体的图像加载器（例如，如果是网络URL，则创建NetworkImageLoader；如果是本地路径，则创建LocalImageLoader）。
   • 创建好的具体图像加载器根据其实现的ImageLoadingStrategy策略进行图像加载。
   • 在加载过程中，具体图像加载器会先检查ImageCache中是否已经缓存了该图像。如果缓存中有，则直接从缓存中获取并返回；如果没有，则进行实际的加载操作。
   • 图像加载完成后，具体图像加载器将图像传递给ImageCache进行缓存，然后返回加载好的图像。

性能优化

1. 缓存优化：
   • 使用LRU（最近最少使用）算法管理ImageCache，当缓存空间不足时，优先移除最近最少使用的图像，确保缓存中保留的是最有可能再次使用的图像。
   • 对缓存中的图像进行合理的内存管理，例如使用弱引用（weak reference）来引用缓存中的图像，避免循环引用导致的内存泄漏。
2. 加载优化：
   • 对于网络图像加载，采用异步加载方式，避免阻塞主线程，提高用户体验。可以使用GCD（Grand Central Dispatch）来实现异步加载任务。
   • 对图像进行适当的压缩处理，尤其是在网络加载时，减少数据传输量，加快加载速度。

内存管理

1. 图像缓存管理：
   • 为缓存中的图像设置合理的生命周期，当图像长时间不被使用时，及时从缓存中移除，释放内存。
   • 当应用程序进入后台或者内存不足时，主动清理ImageCache中的部分或全部图像，以释放内存。
2. 加载器内存管理：
   • 在具体图像加载器完成图像加载并缓存后，及时释放加载过程中使用的临时内存，例如加载图像数据的缓冲区等。
   • 对于不再使用的图像加载器实例，确保其相关的资源（如网络连接、文件句柄等）被正确关闭和释放，避免内存泄漏。