面试题：Swift NavigationView与NavigationLink在复杂场景下的深度优化

Question

假设在一个大型SwiftUI应用中，存在多层嵌套的NavigationView和大量的NavigationLink，在用户频繁导航操作后出现了性能下降的情况，如导航过渡卡顿、内存占用过高。请详细分析可能导致这些问题的原因，并提出一套完整的优化方案，包括但不限于视图结构调整、数据加载策略、内存管理技巧等方面，同时说明如何对优化后的效果进行量化评估。

Answer 1

可能导致问题的原因分析

1. 视图结构方面
   • 过度嵌套NavigationView：多层嵌套NavigationView可能导致视图的渲染和更新逻辑变得复杂。每次导航操作都需要处理多层视图的构建与销毁，增加了系统开销。
   • NavigationLink过多：大量的NavigationLink意味着更多的视图实例需要管理。每个NavigationLink都可能关联着一个独立的视图，频繁导航会导致大量视图的创建与销毁，消耗性能。
2. 数据加载策略方面
   • 不必要的数据重复加载：在不同导航层级的视图中，如果没有合理的缓存机制，可能会重复加载相同的数据，增加了数据获取的时间和资源消耗。
   • 数据加载时机不当：例如在视图加载时就进行大量数据的同步加载，阻塞了主线程，导致导航过渡卡顿。
3. 内存管理方面
   • 视图内存释放不及时：频繁创建的视图没有及时释放内存，导致内存占用过高。特别是在SwiftUI中，如果视图之间存在强引用循环，会阻止视图及其相关资源被释放。
   • 资源未正确释放：例如图片、网络连接等资源在视图切换后没有及时关闭或释放，持续占用内存。

优化方案

1. 视图结构调整
   • 减少NavigationView嵌套：尽量扁平化视图结构，将多层嵌套的NavigationView合并或重构。可以考虑使用TabView等其他容器视图来分担导航功能，减少单一NavigationView的复杂度。
   • 懒加载NavigationLink对应的视图：对于不常用的NavigationLink，可以使用@State和if语句来实现视图的懒加载。只有在真正点击NavigationLink时才创建对应的视图，而不是在初始化时就创建所有可能的视图。
2. 数据加载策略优化
   • 数据缓存：使用缓存机制（如NSCache或自定义的缓存策略）来存储已加载的数据。在不同视图需要相同数据时，优先从缓存中获取，避免重复加载。
   • 异步数据加载：将数据加载操作放到后台线程执行，使用async和await关键字（Swift 5.5+）来处理异步任务。确保主线程不会被阻塞，提高导航的流畅性。例如在视图的onAppear修饰符中发起异步数据加载。
3. 内存管理技巧
   • 避免强引用循环：仔细检查视图之间的引用关系，确保不存在强引用循环。可以使用weak或unowned修饰符来打破循环引用，使视图在不再需要时能够正确释放内存。
   • 及时释放资源：在视图的onDisappear修饰符中，关闭网络连接、释放图片资源等。例如，对于Image视图，可以在onDisappear中释放相关的图片数据。

优化效果的量化评估

1. 性能指标
   • 导航过渡时间：使用DispatchTime来记录导航操作开始和结束的时间，计算导航过渡的时间差。例如：

let startTime = DispatchTime.now()
// 导航操作
let endTime = DispatchTime.now()
let elapsedTime = endTime.uptimeNanoseconds - startTime.uptimeNanoseconds
let elapsedTimeInSeconds = Double(elapsedTime) / 1_000_000_000

- **帧率**：使用Xcode的Instruments工具中的Core Animation工具来监测应用的帧率。优化后帧率应接近60fps，卡顿现象明显减少。

2. 内存指标 - 内存占用：通过Xcode的Debug Memory Graph来查看应用的内存占用情况。在频繁导航操作后，内存占用增长应得到有效控制，并且在视图切换后，内存能够及时释放，不会持续增长。 - 内存泄漏检测：利用Instruments工具中的Leaks工具来检测是否存在内存泄漏。优化后，Leaks工具应报告没有新的内存泄漏问题。