面试题：Objective-C中NSOperationQueue与GCD的性能对比及应用场景选择

Question

请详细分析在Objective-C开发中，NSOperationQueue和Grand Central Dispatch（GCD）在性能方面的差异，包括但不限于资源消耗、任务调度效率等。并举例说明在哪些具体应用场景下应优先选择NSOperationQueue，哪些场景应优先选择GCD，为什么？

Answer 1

性能差异分析

1. 资源消耗
   • NSOperationQueue：基于NSOperation对象，每个NSOperation实例有一定的内存开销，创建大量NSOperation对象时会占用较多内存。并且NSOperationQueue本身也有一定的维护开销，例如管理操作的依赖关系等。
   • GCD：是基于队列的底层API，轻量级，使用块（block）作为任务单元，块在内存管理上相对高效，资源消耗较小。尤其是在处理大量短时间任务时，GCD的内存开销优势明显。
2. 任务调度效率
   • NSOperationQueue：任务调度相对灵活，支持操作之间的依赖关系、优先级设置等复杂调度逻辑。但由于其面向对象的设计，在调度过程中会有一定的对象管理开销，调度效率在简单场景下不如GCD。
   • GCD：采用队列式调度，简单高效。系统根据队列的优先级和当前系统资源状况进行任务调度，在处理简单、大量且无复杂依赖关系的任务时，调度效率高。

应用场景分析

1. 优先选择NSOperationQueue的场景
   • 任务有复杂依赖关系：例如，在一个图片处理应用中，需要先下载图片，然后对图片进行解码，最后进行渲染。这三个任务之间存在先后依赖关系，使用NSOperationQueue可以方便地通过设置操作之间的依赖关系来实现这种调度。

   NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
   NSBlockOperation *downloadOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       // 下载图片的代码
   }];
   NSBlockOperation *decodeOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       // 解码图片的代码
   }];
   NSBlockOperation *renderOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       // 渲染图片的代码
   }];
   [decodeOperation addDependency:downloadOperation];
   [renderOperation addDependency:decodeOperation];
   [queue addOperations:@[downloadOperation, decodeOperation, renderOperation] waitUntilFinished:NO];
   

   • 需要对任务进行动态管理：如在一个下载任务管理模块中，可能需要暂停、取消、调整任务优先级等。NSOperationQueue可以方便地对NSOperation对象进行这些操作。

   NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
   NSBlockOperation *downloadOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       // 下载任务代码
   }];
   [queue addOperation:downloadOperation];
   // 暂停任务
   [downloadOperation setSuspended:YES];
   // 取消任务
   [downloadOperation cancel];
   

2. 优先选择GCD的场景
   • 简单并行任务：比如在计算密集型的应用中，需要对数组中的每个元素进行独立的数学计算。使用GCD的并行队列可以高效地完成这些任务。

   dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
   NSMutableArray *array = [NSMutableArray arrayWithArray:@[@1, @2, @3, @4, @5]];
   dispatch_apply(array.count, concurrentQueue, ^(size_t index) {
       NSNumber *number = array[index];
       // 对number进行数学计算
       NSNumber *result = [NSNumber numberWithFloat:[number floatValue] * 2];
       array[index] = result;
   });
   

   • 性能要求极高的场景：当应用对性能要求极高，且任务相对简单时，GCD的轻量级和高效调度能更好地满足需求。例如在游戏开发中，处理一些简单的图形渲染任务，GCD可以快速调度任务，提升游戏的流畅度。