面试题：Objective-C 模板方法模式与多线程及内存管理的结合运用

1. 模板方法模式设计

1.1 定义抽象基类

定义一个抽象类，包含模板方法以及抽象的具体步骤方法。

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface NetworkTask : NSObject

// 模板方法，定义任务执行流程
- (void)executeTask;

// 抽象方法，具体任务需实现
- (void)sendRequest;
- (void)parseData;
- (void)storeResult;

@end

@implementation NetworkTask

- (void)executeTask {
    [self sendRequest];
    [self parseData];
    [self storeResult];
}

// 抽象方法，留给子类实现
- (void)sendRequest {
    @throw [NSException exceptionWithName:@"UnimplementedMethod" reason:@"sendRequest must be implemented by subclasses" userInfo:nil];
}

- (void)parseData {
    @throw [NSException exceptionWithName:@"UnimplementedMethod" reason:@"parseData must be implemented by subclasses" userInfo:nil];
}

- (void)storeResult {
    @throw [NSException exceptionWithName:@"UnimplementedMethod" reason:@"storeResult must be implemented by subclasses" userInfo:nil];
}

@end

1.2 定义具体子类

具体子类继承自抽象基类，并实现抽象方法。

@interface SpecificNetworkTask : NetworkTask

@property (nonatomic, strong) NSURLSessionDataTask *dataTask;

@end

@implementation SpecificNetworkTask

- (void)sendRequest {
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/api"];
    NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:url];
    self.dataTask = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
        if (!error && data) {
            // 这里假设主线程处理解析和存储，需要dispatch到主线程
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                [self parseDataWithData:data];
                [self storeResult];
            });
        }
    }];
    [self.dataTask resume];
}

- (void)parseDataWithData:(NSData *)data {
    // 具体的数据解析逻辑
    NSDictionary *json = [NSJSONSerialization JSONObjectWithData:data options:0 error:nil];
    NSLog(@"Parsed data: %@", json);
}

- (void)storeResult {
    // 具体的结果存储逻辑
    NSLog(@"Result stored.");
}

@end

2. 多线程同步处理

2.1 使用队列和锁

在多线程环境下，对于共享资源的访问需要同步。例如，如果多个网络请求任务可能会访问同一个数据库进行结果存储，可以使用NSLock或dispatch_semaphore。

// 使用NSLock示例
NSLock *databaseLock = [[NSLock alloc] init];
- (void)storeResult {
    [databaseLock lock];
    // 数据库存储操作
    [databaseLock unlock];
}

2.2 使用GCD队列

使用串行队列来保证任务顺序执行，避免竞争条件。例如，在NetworkTask类中，可以定义一个串行队列来处理任务。

@interface NetworkTask ()

@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t taskQueue;

@end

@implementation NetworkTask

- (instancetype)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        _taskQueue = dispatch_queue_create("com.example.networkTaskQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    }
    return self;
}

- (void)executeTask {
    dispatch_async(self.taskQueue, ^{
        [self sendRequest];
        [self parseData];
        [self storeResult];
    });
}

@end

3. 内存管理

3.1 ARC（自动引用计数）

在现代Objective - C开发中，ARC已经大大简化了内存管理。确保对象的生命周期被正确管理，例如在网络请求完成后，及时释放不再需要的对象。对于NSURLSessionDataTask，当任务完成后，dataTask属性可以被释放（如果没有其他强引用）。

3.2 手动管理

在某些情况下，如使用Core Foundation框架，可能需要手动管理内存。使用CFRelease等函数来释放Core Foundation对象。

4. 潜在问题及解决方案

4.1 死锁

问题描述：如果多个线程相互等待对方释放锁，就会发生死锁。例如，线程A持有锁1并等待锁2，而线程B持有锁2并等待锁1。
解决方案：避免嵌套锁，按照固定顺序获取锁，或者使用超时机制，在一定时间内获取不到锁就放弃。

4.2 数据竞争

问题描述：多个线程同时访问和修改共享资源，导致数据不一致。
解决方案：使用同步机制，如上述提到的锁和队列，确保同一时间只有一个线程访问共享资源。

4.3 内存泄漏

问题描述：对象不再被使用，但没有被释放，导致内存占用不断增加。
解决方案：遵循ARC规则，确保对象在不再需要时被正确释放。对于手动管理的对象，及时调用释放函数。同时，可以使用 Instruments中的Leaks工具来检测内存泄漏。

星途面试题库