面试题：Objective-C块（Block）在多线程及GCD中的高级应用及优化

1. 利用块进行高效的异步任务调度

GCD 异步调度基础：在 GCD 中，dispatch_async 函数用于将任务提交到指定队列并异步执行。例如，将一个耗时的网络请求任务提交到全局队列：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 网络请求代码
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/api"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    // 处理数据
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 更新 UI 等操作
    });
});

队列优先级与任务控制： GCD 提供不同优先级的队列，如 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW 和 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND。可以根据任务的重要性和对性能的影响来选择合适的队列。例如，对于一些不太紧急的后台数据处理任务，可以使用低优先级队列：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0), ^{
    // 后台数据处理
});

组（Group）的使用：当需要等待一组异步任务完成后再执行后续操作时，可以使用 dispatch_group。例如，同时发起多个网络请求，待所有请求完成后进行数据合并处理：

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    // 第一个网络请求
    NSURL *url1 = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/api1"];
    NSData *data1 = [NSData dataWithContentsOfURL:url1];
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    // 第二个网络请求
    NSURL *url2 = [NSURL URLWithString:@"https://example.com/api2"];
    NSData *data2 = [NSURL URLWithString:url2];
});

dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 合并数据并更新 UI
});

2. 避免多线程环境下块使用时的资源竞争问题

使用串行队列：如果多个任务访问共享资源，将这些任务提交到同一个串行队列中，这样可以保证任务顺序执行，避免资源竞争。例如，有一个共享的计数器：

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.example.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
__block int counter = 0;

dispatch_async(serialQueue, ^{
    counter++;
});

dispatch_async(serialQueue, ^{
    counter--;
});

锁机制：在多线程环境下，使用锁来保护共享资源。以 NSLock 为例：

NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
__block int sharedValue = 0;

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [lock lock];
    sharedValue++;
    [lock unlock];
});

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [lock lock];
    sharedValue--;
    [lock unlock];
});

原子属性：如果共享资源是对象的属性，可以将属性声明为原子（atomic）的。例如：

@interface MyClass : NSObject
@property (nonatomic, atomic, strong) NSString *sharedString;
@end

@implementation MyClass
@end

这样在多线程环境下访问 sharedString 时，会自动进行线程安全的操作，但原子属性会带来一定的性能开销。

3. 性能瓶颈及优化策略

性能瓶颈：
- 频繁创建和销毁队列：频繁创建和销毁队列会带来额外的开销。
- 锁竞争：如果锁的粒度太大或持有锁的时间过长，会导致线程等待，降低性能。
- 过度的异步任务：过多的异步任务可能导致系统资源耗尽，尤其是在内存和 CPU 方面。
优化策略：
- 复用队列：尽量复用系统提供的全局队列或创建少量的自定义队列，而不是频繁创建和销毁。
- 减小锁粒度：只在访问共享资源的关键代码段加锁，并且尽量缩短持有锁的时间。例如：

NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
__block int sharedValue = 0;

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    int temp = 0;
    // 先在无锁状态下进行部分计算
    temp = sharedValue + 1;
    [lock lock];
    sharedValue = temp;
    [lock unlock];
});

- **控制异步任务数量**：可以使用信号量（`dispatch_semaphore`）来控制同时执行的异步任务数量。例如，限制同时最多有 3 个网络请求在执行：

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(3);
NSArray *urls = @[@"https://example.com/api1", @"https://example.com/api2", @"https://example.com/api3", @"https://example.com/api4"];

for (NSString *urlString in urls) {
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlString];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
}

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面试题：Objective-C块（Block）在多线程及GCD中的高级应用及优化

知识考点

面试题答案

1. 利用块进行高效的异步任务调度

2. 避免多线程环境下块使用时的资源竞争问题

3. 性能瓶颈及优化策略