面试题：Objective-C后台任务与多任务处理在iOS应用性能优化中的实践

Question

在一个复杂的iOS应用中，有多个后台任务和多任务处理需求。请从内存管理、CPU使用、电量消耗等方面，详细阐述如何优化Objective-C的后台任务与多任务处理以提升应用整体性能。例如，如何合理分配后台任务的优先级，避免后台任务过多导致前台界面卡顿；如何在多任务并行执行时，优化线程调度以减少CPU资源浪费；以及如何减少后台任务对电量的不必要消耗。同时，请结合实际项目经验，分享一些在优化过程中遇到的挑战及解决方案。

Answer 1

内存管理优化

1. 释放不再使用的资源：在后台任务执行完毕后，及时释放相关的内存资源，如NSData、UIImage等对象。例如，在处理完图片下载任务后，若不再需要该图片对象，将其设置为nil，让ARC（自动引用计数）进行回收。
2. 使用弱引用避免循环引用：在多任务交互时，尤其是在使用代理、Block等情况下，使用弱引用来避免循环引用导致的内存泄漏。比如在一个视图控制器与后台任务对象交互时，视图控制器对后台任务对象使用弱引用。
3. 分页加载数据：对于大量数据处理的后台任务，采用分页加载的方式，避免一次性加载过多数据到内存中。比如在下载大量文件列表时，每次只下载一页的数据。

CPU使用优化

1. 合理分配任务优先级：使用NSOperationQueue的qualityOfService属性来设置后台任务的优先级。对于一些对用户体验影响较小的任务，如数据统计、日志上传等，设置为低优先级；而对于与用户交互紧密的任务，如即时消息推送的处理，设置为较高优先级。这样可以确保前台界面不会因后台任务过多而卡顿。
2. 优化线程调度：在多任务并行执行时，避免创建过多线程。可以使用GCD（Grand Central Dispatch）的队列来管理任务，利用其自动线程池机制，减少线程创建和销毁的开销。例如，将一些I/O密集型任务放在一个串行队列中执行，避免过多线程竞争资源。同时，对于计算密集型任务，可以使用Dispatch Group来控制任务的并发数量，防止CPU过度负载。
3. 减少不必要的计算：在后台任务中，避免进行不必要的重复计算。可以使用缓存机制，如NSCache，将计算结果缓存起来，下次需要时直接从缓存中获取。

电量消耗优化

1. 减少网络请求次数：合并网络请求，避免频繁发起后台网络请求。例如，将多个小的数据上传请求合并成一个请求，减少网络连接建立和关闭的电量消耗。
2. 优化任务执行时间：尽量在设备充电或连接电源时执行一些高能耗的后台任务，如大数据备份等。可以使用UIDevice的batteryState属性来判断设备状态，进行任务调度。
3. 使用合适的定位服务：如果后台任务涉及到定位功能，根据实际需求选择合适的定位精度和更新频率。例如，对于一些不需要高精度定位的后台任务，如粗略的地理围栏监控，使用较低的定位精度，以减少电量消耗。

实际项目中的挑战及解决方案

1. 挑战：在一个包含大量后台数据同步任务的项目中，发现前台界面在某些情况下会出现卡顿现象。
   • 解决方案：通过分析任务优先级，发现部分数据同步任务优先级设置过高。将这些任务优先级调整为适中，并使用NSOperationQueue对任务进行排队处理，确保前台界面的流畅性。
2. 挑战：在多任务并行处理大量图片编辑任务时，CPU使用率过高，导致设备发热严重。
   • 解决方案：采用Dispatch Group限制同时执行的图片编辑任务数量，并且将图片编辑算法进行优化，减少不必要的计算步骤，从而降低CPU使用率。
3. 挑战：后台数据采集任务频繁唤醒设备网络，导致电量消耗过快。
   • 解决方案：优化数据采集逻辑，合并数据采集请求，减少网络唤醒次数。同时，设置合适的网络请求超时时间，避免因长时间等待响应而浪费电量。