面试题：Objective-C 高性能网络编程缓存机制中如何处理缓存过期

缓存过期策略设计

定时过期：
- 为每个缓存数据项设置一个固定的过期时间。例如，当缓存一个用户信息时，记录其缓存时间为当前时间加上设定的有效期（如30分钟）。在缓存数据存入缓存时就计算好过期时间并保存。
惰性过期：
- 只有在访问缓存数据时，才检查该数据是否过期。如果过期，则从缓存中移除。比如，在获取某个API响应的缓存数据时，先检查其过期时间，若已过期则重新请求API并更新缓存。
定期过期：
- 每隔一段时间，检查缓存中一定比例的数据项是否过期，并移除过期的数据。例如，每10分钟遍历缓存中20%的数据，检查其过期情况并处理。

程序中缓存过期的检测与处理实现

定时过期实现：
- 在缓存数据结构中添加一个属性记录过期时间，如NSDate *expirationDate。例如：

@interface CacheObject : NSObject
@property (nonatomic, strong) id data;
@property (nonatomic, strong) NSDate *expirationDate;
@end

@implementation CacheObject
@end

在获取缓存数据时检查过期时间：

- (id)fetchCachedDataForKey:(NSString *)key {
    CacheObject *cacheObj = [self.cacheDictionary objectForKey:key];
    if (cacheObj && [cacheObj.expirationDate compare:[NSDate date]] != NSOrderedDescending) {
        // 未过期，返回数据
        return cacheObj.data;
    } else {
        // 过期，移除缓存
        [self.cacheDictionary removeObjectForKey:key];
        return nil;
    }
}

惰性过期实现：
- 同样在缓存数据结构中记录过期时间。在获取缓存数据的方法中进行过期检查，如上述fetchCachedDataForKey:方法，在每次获取数据时检查是否过期，过期则移除。
定期过期实现：
- 使用NSTimer或GCD定期执行检查任务。例如，使用NSTimer：

- (void)startPeriodicExpirationCheck {
    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:600 target:self selector:@selector(checkCacheForExpiration) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop mainRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}

- (void)checkCacheForExpiration {
    NSArray *keys = [self.cacheDictionary allKeys];
    NSInteger count = keys.count;
    NSInteger checkCount = count * 0.2;
    for (NSInteger i = 0; i < checkCount; i++) {
        NSString *key = keys[i];
        CacheObject *cacheObj = [self.cacheDictionary objectForKey:key];
        if (cacheObj && [cacheObj.expirationDate compare:[NSDate date]] != NSOrderedDescending) {
            [self.cacheDictionary removeObjectForKey:key];
        }
    }
}

高并发情况下保证过期处理的准确性和高效性

使用锁机制：
- 在对缓存进行读、写以及过期检查操作时，使用锁（如NSLock或dispatch_semaphore）来保证线程安全。例如，使用NSLock：

@interface CacheManager : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSLock *cacheLock;
@property (nonatomic, strong) NSMutableDictionary<NSString *, CacheObject *> *cacheDictionary;
@end

@implementation CacheManager
- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        self.cacheLock = [[NSLock alloc] init];
        self.cacheDictionary = [NSMutableDictionary dictionary];
    }
    return self;
}

- (id)fetchCachedDataForKey:(NSString *)key {
    [self.cacheLock lock];
    CacheObject *cacheObj = [self.cacheDictionary objectForKey:key];
    if (cacheObj && [cacheObj.expirationDate compare:[NSDate date]] != NSOrderedDescending) {
        // 未过期，返回数据
        [self.cacheLock unlock];
        return cacheObj.data;
    } else {
        // 过期，移除缓存
        [self.cacheDictionary removeObjectForKey:key];
        [self.cacheLock unlock];
        return nil;
    }
}
@end

优化数据结构：
- 采用哈希表（如NSMutableDictionary）来存储缓存数据，这样可以在O(1)的时间复杂度内进行数据的查找、插入和删除操作，提高过期处理效率。同时，可以考虑将缓存数据按照一定规则分区，减少锁的竞争范围。
异步处理：
- 对于过期数据的移除等耗时操作，可以使用GCD的异步队列来处理，避免阻塞主线程。例如，在检查到过期数据后，将移除操作放到异步队列中执行：

- (void)checkCacheForExpiration {
    NSArray *keys = [self.cacheDictionary allKeys];
    NSInteger count = keys.count;
    NSInteger checkCount = count * 0.2;
    for (NSInteger i = 0; i < checkCount; i++) {
        NSString *key = keys[i];
        CacheObject *cacheObj = [self.cacheDictionary objectForKey:key];
        if (cacheObj && [cacheObj.expirationDate compare:[NSDate date]] != NSOrderedDescending) {
            dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
                [self.cacheLock lock];
                [self.cacheDictionary removeObjectForKey:key];
                [self.cacheLock unlock];
            });
        }
    }
}

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面试题：Objective-C 高性能网络编程缓存机制中如何处理缓存过期

知识考点

面试题答案

缓存过期策略设计

程序中缓存过期的检测与处理实现

高并发情况下保证过期处理的准确性和高效性