面试题：SwiftUI与UIDocument在多平台文件共享及版本控制场景下的优化

Question

假设你正在开发一个跨iOS、iPadOS和macOS的应用程序，需要使用SwiftUI和UIDocument实现文件共享。应用程序要支持多用户同时编辑同一文件，并具备版本控制功能。请阐述你将采用的架构设计思路，如何处理不同平台间的兼容性问题，以及如何利用UIDocument的特性来实现高效的文件同步和版本管理。同时，分析可能遇到的性能瓶颈并提出优化方案。

Answer 1

架构设计思路

1. 数据层：
   • 使用Core Data或类似的持久化框架来存储文件的不同版本。Core Data提供了对象关系映射（ORM）功能，方便管理文件版本的实体及其关系。
   • 定义文件版本的数据模型，包含版本号、编辑时间、编辑用户等元数据，以及文件内容本身。
2. 网络层：
   • 采用WebSocket或HTTP/2协议实现实时通信，以便多用户之间实时同步编辑内容。例如，使用Socket.IO库（有Swift版本）来简化WebSocket的使用。
   • 构建后端服务（如基于Node.js + Express），负责接收和处理来自不同客户端的编辑请求，并协调文件版本的更新。后端可以使用数据库（如MongoDB）来存储文件的历史版本。
3. 业务逻辑层：
   • 创建一个FileManager类，负责处理文件的读取、写入、版本管理等操作。它会与数据层和网络层交互。
   • 实现版本合并算法，当多个用户同时编辑同一文件时，能够智能地合并他们的修改。例如，可以使用基于操作的版本控制算法，记录每个用户的操作并按顺序应用。
4. 视图层：
   • 在SwiftUI中，为不同平台创建统一的界面布局。使用@EnvironmentObject或ObservableObject来管理文件的状态，并实时更新UI。
   • 针对不同平台特性进行优化，如在iPadOS和macOS上支持分屏多窗口编辑，在iOS上适配不同屏幕尺寸。

处理不同平台间的兼容性问题

1. UI适配：
   • 使用GeometryReader在SwiftUI中动态获取设备屏幕尺寸和方向，以调整UI布局。
   • 利用#if os(iOS)、#if os(iPadOS)和#if os(macOS)等条件编译指令，针对不同平台编写特定的UI代码。例如，在macOS上使用菜单栏和窗口管理，而在iOS和iPadOS上使用底部标签栏。
2. 功能适配：
   • 对于iOS和iPadOS，利用UIDocumentPickerViewController来处理文件的选择和保存。在macOS上，可以使用NSOpenPanel和NSSavePanel。
   • 注意不同平台的权限管理，如在iOS上访问文件需要特定的权限，而macOS有更灵活的文件访问权限。

利用UIDocument的特性实现高效的文件同步和版本管理

1. 文件同步：
   • UIDocument提供了自动保存和恢复机制。通过重写func contents(forType typeName: String) throws -> Data和required init(fileURL url: URL)方法，将文件内容转换为Data并存储，以及从URL加载文件内容。
   • 当文件内容发生变化时，调用document.save(to: url, for:.forOverwriting)方法将修改保存到文件。同时，通过网络层将修改同步到其他用户。
2. 版本管理：
   • 在UIDocument的子类中，维护一个版本号属性。每次文件保存时，版本号递增。
   • 利用UIDocument的undoManager来记录用户的编辑操作，以便实现撤销和重做功能，同时也可以用于版本管理。将每次编辑操作作为一个版本记录下来。

可能遇到的性能瓶颈及优化方案

1. 网络延迟：
   • 瓶颈：实时同步编辑内容时，网络延迟可能导致用户操作不流畅。
   • 优化方案：使用本地缓存，在网络延迟时先在本地应用编辑操作，待网络恢复后再同步到服务器和其他用户。同时，采用优化的网络协议和压缩算法，减少数据传输量。
2. 文件合并冲突：
   • 瓶颈：多个用户同时编辑同一区域时，版本合并算法可能出现冲突，导致性能下降。
   • 优化方案：在客户端和服务器端都进行预检查，尽量减少冲突的发生。例如，在用户编辑前先获取最新版本，检查编辑区域是否有冲突。如果发生冲突，提供用户手动解决冲突的界面。
3. 大量版本存储：
   • 瓶颈：随着文件版本的增加，存储和读取性能可能下降。
   • 优化方案：采用增量存储方式，只存储每个版本与前一个版本的差异。在读取版本时，根据差异逐步还原文件内容。同时，定期清理旧版本，只保留关键版本。