面试题：Objective-C中NSOperation与GCD在多线程复杂场景下的性能对比与应用选择

Question

在Objective-C开发中，既有NSOperation和NSOperationQueue这样基于对象的多线程编程方式，也有GCD这样基于队列的高效多线程编程方式。在一个复杂的多线程场景，例如涉及大量数据处理、网络请求并发以及界面交互更新的场景下，请详细分析NSOperation与GCD在性能、资源占用、代码维护性等方面的差异，并说明在这种场景下应如何选择更合适的多线程编程方式，给出具体理由和可能的优化策略。

Answer 1

性能

• NSOperation：
  • 灵活性高，支持依赖关系、优先级等设置。但由于其面向对象的设计，创建和管理操作对象本身会带来一定开销，在大量操作场景下，性能会受影响。例如，若有数千个NSOperation对象，其创建、管理以及调度的成本较高。
  • 对于复杂的依赖关系设置，会增加调度的复杂性，从而可能影响执行效率。
• GCD：
  • 基于队列，使用C语言函数，轻量级且高效。它能自动管理线程的生命周期，在大量任务处理时，开销相对较小。例如，处理大量数据计算任务，GCD能利用系统资源更高效地并行执行。
  • 由于GCD基于队列的特性，对于简单的任务并发处理，能充分利用系统多核资源，性能表现优异。

资源占用

• NSOperation：
  • 每个NSOperation对象都有一定的内存开销，当操作数量众多时，内存占用会显著增加。例如在内存有限的移动设备上，大量NSOperation对象可能导致内存紧张甚至应用崩溃。
  • NSOperationQueue管理操作对象也需要额外的资源。
• GCD：
  • GCD是基于队列的轻量级模型，系统对其资源管理较为高效，内存占用相对较少。它按需创建和销毁线程，不会像NSOperation那样因为操作对象的存在而持续占用较多内存。

代码维护性

• NSOperation：
  • 面向对象的方式使得代码结构相对清晰，便于理解和维护。例如，每个操作可以封装成一个独立的NSOperation子类，通过继承和重写方法实现特定功能。
  • 但复杂的依赖关系和优先级设置可能会使代码逻辑变得复杂，尤其是在依赖关系嵌套较多的情况下，维护成本较高。
• GCD：
  • 基于队列和block的方式，代码简洁明了。例如，简单的异步任务只需几行代码即可实现。
  • 然而，当任务逻辑复杂时，大量block的嵌套可能会导致代码可读性下降，维护起来有一定难度。

选择建议及理由

• 选择GCD：在涉及大量数据处理、网络请求并发以及界面交互更新的复杂多线程场景下，GCD更合适。理由如下：
  • 性能方面：对于大量数据处理和网络请求并发，GCD能更高效地利用系统资源，快速完成任务，减少等待时间。
  • 资源占用：GCD内存占用少，在复杂场景下，能更好地适应移动设备等资源有限的环境。
  • 代码维护性：虽然复杂block嵌套有一定问题，但相比NSOperation复杂依赖关系带来的维护难度，GCD整体代码相对简洁，通过合理的代码结构设计（如将复杂逻辑封装成函数），能较好地维护。

优化策略

• GCD优化策略：
  • 合理使用队列：根据任务特性选择合适的队列，如主队列用于界面更新，全局队列用于普通异步任务，自定义队列用于有特定优先级或依赖关系的任务。
  • 避免block嵌套过深：将复杂逻辑封装成函数，提高代码可读性和维护性。
  • 使用dispatch_group：用于管理一组任务，等待所有任务完成后执行后续操作，例如在多个网络请求完成后统一处理数据。