面试题：Objective-C 数据序列化与反序列化性能优化

Question

在《Objective-C高性能网络编程中的数据序列化与反序列化》场景下，如果数据量非常大，从数据结构设计、算法选择等方面，阐述如何对 Objective-C 的数据序列化与反序列化过程进行性能优化，并给出简单示例代码。

Answer 1

数据结构设计优化

1. 选择轻量级数据结构：
   • 对于存储和传输的数据，优先选择像 NSDictionary 和 NSArray 这样的轻量级容器，避免使用过于复杂或重量级的自定义数据结构。例如，如果要传输用户信息，可直接使用 NSDictionary 来存储用户的各个属性：

   NSDictionary *userInfo = @{
       @"name": @"John Doe",
       @"age": @25,
       @"email": @"[e-mail]"
   };
   

2. 减少嵌套层级：
   • 尽量保持数据结构的扁平化，过多的嵌套会增加序列化和反序列化的复杂度和时间。例如，将多层嵌套的 JSON 数据结构简化。假设原本有如下复杂结构：

   {
       "user": {
           "info": {
               "name": "John Doe",
               "age": 25
           },
           "address": {
               "city": "New York",
               "street": "123 Main St"
           }
       }
   }
   

   可以简化为：

   {
       "name": "John Doe",
       "age": 25,
       "city": "New York",
       "street": "123 Main St"
   }
   

   在 Objective - C 中，如果使用 NSDictionary 来表示，对应代码如下：

   // 简化前
   NSDictionary *nestedUserInfo = @{
       @"user": @{
           @"info": @{
               @"name": @"John Doe",
               @"age": @25
           },
           @"address": @{
               "city": @"New York",
               "street": @"123 Main St"
           }
       }
   };
   // 简化后
   NSDictionary *flatUserInfo = @{
       @"name": @"John Doe",
       @"age": @25,
       @"city": @"New York",
       @"street": @"123 Main St"
   };
   

算法选择优化

1. 使用高效的序列化库：

   • 对于 JSON 序列化与反序列化，使用 NSJSONSerialization，它是苹果官方提供的，性能相对较好。例如，将 NSDictionary 序列化为 JSON 数据：

   NSError *error;
   NSDictionary *dataToSerialize = @{
       @"key1": @"value1",
       @"key2": @2
   };
   NSData *jsonData = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:dataToSerialize options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
   if (jsonData) {
       NSString *jsonString = [[NSString alloc] initWithData:jsonData encoding:NSUTF8StringEncoding];
       NSLog(@"Serialized JSON: %@", jsonString);
   } else {
       NSLog(@"Serialization error: %@", error);
   }
   

   反序列化时：

   NSString *jsonString = @"{\"key1\":\"value1\",\"key2\":2}";
   NSData *jsonDataToDeserialize = [jsonString dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
   NSDictionary *deserializedData = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:jsonDataToDeserialize options:NSJSONReadingMutableContainers error:&error];
   if (deserializedData) {
       NSLog(@"Deserialized data: %@", deserializedData);
   } else {
       NSLog(@"Deserialization error: %@", error);
   }
   

2. 并行处理：

   • 如果数据量非常大，可以考虑将数据分块处理，然后并行进行序列化或反序列化。例如，假设有一个非常大的 NSArray 要序列化，可以将其分成多个小的 NSArray，然后使用 Grand Central Dispatch（GCD）并行处理：

   NSArray *largeArray = // 包含大量数据的数组;
   NSUInteger chunkSize = 1000;
   NSMutableArray *serializedChunks = [NSMutableArray array];
   dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
   dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
   for (NSUInteger i = 0; i < largeArray.count; i += chunkSize) {
       NSRange range = NSMakeRange(i, MIN(chunkSize, largeArray.count - i));
       NSArray *chunk = [largeArray subarrayWithRange:range];
       dispatch_group_enter(group);
       dispatch_async(queue, ^{
           NSError *error;
           NSData *chunkData = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:chunk options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:&error];
           if (chunkData) {
               [serializedChunks addObject:chunkData];
           } else {
               NSLog(@"Serialization error in chunk: %@", error);
           }
           dispatch_group_leave(group);
       });
   }
   dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
   // 合并所有序列化后的块数据
   NSMutableData *finalSerializedData = [NSMutableData data];
   for (NSData *chunkData in serializedChunks) {
       [finalSerializedData appendData:chunkData];
   }
   

   反序列化时类似，先分块反序列化，再合并数据。

3. 增量式处理：

   • 对于一些可以增量式生成或解析的数据，使用相关技术。例如，在处理 XML 数据时，可以使用 NSXMLParser 进行增量式解析，避免一次性加载整个 XML 文档。假设要解析一个大的 XML 文件，示例代码如下：

   NSURL *xmlURL = [NSURL fileURLWithPath:@"largeFile.xml"];
   NSXMLParser *parser = [[NSXMLParser alloc] initWithContentsOfURL:xmlURL];
   // 设置解析代理
   parser.delegate = self;
   [parser parse];
   // 实现代理方法，例如开始标签处理
   - (void)parser:(NSXMLParser *)parser didStartElement:(NSString *)elementName namespaceURI:(NSString *)namespaceURI qualifiedName:(NSString *)qName attributes:(NSDictionary<NSString *,NSString *> *)attributeDict {
       // 处理开始标签逻辑
   }
   // 结束标签处理
   - (void)parser:(NSXMLParser *)parser didEndElement:(NSString *)elementName namespaceURI:(NSString *)namespaceURI qualifiedName:(NSString *)qName {
       // 处理结束标签逻辑
   }
   // 字符数据处理
   - (void)parser:(NSXMLParser *)parser foundCharacters:(NSString *)string {
       // 处理字符数据逻辑
   }