面试题：Objective-C网络请求的重试与超时处理策略在高并发场景下的优化

Question

在高并发的Objective-C网络请求场景中，重试与超时处理可能会引发资源竞争、性能瓶颈等问题。请分析这些潜在问题，并阐述如何对重试与超时处理策略进行优化，以确保系统的稳定性和高效性，包括从线程管理、队列设计以及缓存机制等方面进行说明。

Answer 1

潜在问题分析

1. 资源竞争
   • 网络资源：重试时可能会重复请求相同的网络资源，在高并发下，多个请求同时竞争有限的网络带宽，导致网络拥堵，影响整体请求性能。例如，大量重试请求同时发起，会占用过多网络连接，使得新的请求无法及时建立连接。
   • 系统资源：超时后可能会重新分配系统资源（如线程、内存等）来发起重试请求。如果在高并发场景下，可能会出现多个重试请求同时竞争这些资源，导致资源分配不均，甚至出现死锁等情况。比如，多个线程同时尝试获取同一个锁来访问共享资源，而重试操作又不断发起新的线程请求，加剧了资源竞争。
2. 性能瓶颈
   • 重试次数过多：如果没有合理的重试策略，可能会进行大量不必要的重试。每次重试都需要消耗网络请求时间、服务器处理时间以及本地设备的计算资源。例如，对于一些由于网络瞬时波动导致的失败，如果无限制地重试，会浪费大量时间和资源，影响整体性能。
   • 超时设置不合理：超时时间过长可能导致请求长时间占用资源，影响其他请求的处理；超时时间过短则可能会使一些正常请求因为网络延迟等原因被误判为超时，从而引发不必要的重试，同样消耗资源。

优化策略

1. 线程管理
   • 线程池：使用线程池来管理网络请求线程。通过线程池可以限制并发线程的数量，避免过多线程同时竞争资源。例如，在AFNetworking中，可以自定义线程池的大小。当有网络请求时，从线程池中获取线程执行请求任务，请求完成后将线程归还到线程池。这样可以有效控制线程数量，减少资源竞争。
   • 线程安全：在处理重试和超时逻辑时，要确保线程安全。对于共享资源（如缓存数据、请求队列等），使用锁机制（如@synchronized关键字或者dispatch_semaphore）来保证同一时间只有一个线程能够访问。例如，当一个请求因为超时需要重试时，在更新重试相关状态和发起新请求的过程中，要保证不会被其他线程干扰。
2. 队列设计
   • 请求队列：设计一个合理的请求队列，按照一定的优先级（如请求的重要性、发起时间等）对请求进行排序。对于重试请求，可以根据重试次数等因素调整其在队列中的优先级。例如，对于重试次数较少的请求，可以适当提高优先级，优先处理，避免因为重试次数过多而一直处于队列末尾无法及时得到处理。
   • 超时队列：单独设计一个超时队列，用于存放超时的请求。当请求超时时，将其放入超时队列，并根据超时时间、重试次数等条件决定是否进行重试。这样可以集中管理超时请求，避免超时请求和正常请求混合在一起导致混乱。同时，可以在超时队列中设置一定的清理机制，对于重试次数过多或者长时间处于超时状态且不符合重试条件的请求，及时从队列中移除，释放资源。
3. 缓存机制
   • 请求缓存：对于一些重复的请求（如短时间内多次请求相同的接口），可以使用缓存机制。在发起请求前，先检查缓存中是否有对应的响应数据。如果有且缓存数据未过期，则直接使用缓存数据，避免重复发起网络请求。例如，可以使用NSCache来实现简单的请求缓存，将请求的URL作为键，响应数据作为值存储在缓存中。在重试时，如果缓存中有可用数据，也可以优先使用缓存数据，减少重试带来的性能开销。
   • 重试缓存：对于重试过程中的临时数据（如重试次数、每次重试的时间等），可以使用缓存来存储。这样在需要获取这些信息时，可以快速从缓存中读取，提高处理效率。同时，要注意对重试缓存数据的更新和清理，确保数据的准确性和有效性。