dispatch_apply执行计算密集型任务时单线程占满CPU且程序无法结束

核心根因 #

1. 0值输入触发死循环 #

dispatch_apply传入的迭代下标i从0开始计数，当i=0时，three_n_plus_one函数初始计算值为0：
内层3n+1循环中，0永远满足current != 1的判断条件，且每次除以2后仍为0，直接触发无限死循环。
而dispatch_apply作为同步接口，会优先分配部分block到调用线程（即主线程）执行来减少线程调度开销，当死循环的block刚好分配到主线程时，就会出现主线程CPU占用100%、dispatch_apply永远不会返回的现象，完全匹配你遇到的表现。

2. 全局变量数据竞争 #

两个全局变量longest、highest存在多线程并发读写，无任何同步保护，属于C/Objective-C的未定义行为，可能出现变量值撕裂、缓存不一致、编译器错误优化等问题，即使修复死循环问题后也可能出现计算结果错误。

修复方案 #

• 修复死循环：调整初始传入的计算值，在调用three_n_plus_one时传入i+1，或者在函数开头增加判断：if (start == 0) start = 1，避开0值输入。
• 修复数据竞争：对全局变量的读写增加同步保护，可以选择以下任意一种方案：
  • 用@synchronized关键字包裹全局变量的读写逻辑
  • 使用os_unfair_lock等轻量锁做读写保护
  • 改为线程局部缓存统计结果，所有线程执行完成后再合并全局最大值，彻底避免运行时锁竞争，更适合CPU密集型计算场景

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Tambarskjelve