Swift是OO(面向對象)的語言,所以少不了方法和屬性的重載等特性,程序只能在運行時來確定具體的方法或屬性來間接調用或間接訪問,這就叫做動態派發。從性能上考慮,對于動態派發的方法,會有常量時間的運行時開銷。接下來將介紹三種方法來移除這樣的動態性,final
,private
,全模塊優化(Whole Module Optimization),以此提升性能。
考慮下面的例子:
class ParticleModel {
var point = ( 0.0, 0.0 )
var velocity = 100.0
func updatePoint(newPoint: (Double, Double), newVelocity: Double) {
point = newPoint
velocity = newVelocity
}
func update(newP: (Double, Double), newV: Double) {
updatePoint(newP, newVelocity: newV)
}
}
var p = ParticleModel()
for i in stride(from: 0.0, through: 360, by: 1.0) {
p.update((i * sin(i), i), newV:i*1000)
}
如上述代碼所示,調用過程為:
- 調用變量
p
的update
方法。 - 調用
p
的updatePoint
方法。 - 獲取
p
的元組類型變量point
。 - 獲取
p
的屬性velocity。
由于ParticleModel
可以被子類,所以其方法和屬性就能被重載,這就不可避免的需要使用動態調用。
在Swift中,動態調用是通過在一個方法表中找到方法然后執行間接的調用(類似于C++的虛函數表),對于這種先查找再調用的過程,其效率是要低于方法的直接調用,而且間接調用會阻止許多編譯器優化,這將加重間接調用的開銷。接下來將列舉一些技巧來禁用動態派發的行為,以達到提升性能的目的。
當屬性、方法、或類不需要被重載時,可在其聲明的地方加上final
關鍵字
在屬性,方法或類聲明時加上final
關鍵字,表示其不能被重載,這將允許編譯器安全的移除動態派發。如下代碼所示,point
和velocity
將直接從對象的存儲屬性中加載,updatePoint()
方法將被直接調用;另外,update()
依然會通過動態派發的方式來調用,這樣,ParticleModel
的子類就可以重載update()
來自定義實現。
class ParticleModel {
final var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
final var velocity = 100.0
final func updatePoint(newPoint: (Double, Double), newVelocity: Double) {
point = newPoint
velocity = newVelocity
}
func update(newP: (Double, Double), newV: Double) {
updatePoint(newP, newVelocity: newV)
}
}
除了上面所示,在屬性和方法聲明前加final
關鍵字,還可以直接在類上加final
,表示該類將不能作為父類被子類化,隱含的表明該類的所有的方法和屬性都是final
的。
final class ParticleModel {
var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
var velocity = 100.0
// ...
}
在屬性、方法、或類聲明前加private
關鍵字,將限制其只能在同一個文件中被引用
在聲明前加private
關鍵字,將限制其只能在當前文件中被引用,這將允許編譯器在當前文件中找到所有潛在的重載聲明,編譯器會對這些private
關鍵字的方法或屬性進行優化,移除間接的方法調用以及屬性訪問。
假設在當前文件中沒有類重載ParticleModel
,那么編譯器將移除所有帶有private
聲明的動態派發調用。
class ParticleModel {
private var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
private var velocity = 100.0
private func updatePoint(newPoint: (Double, Double), newVelocity: Double) {
point = newPoint
velocity = newVelocity
}
func update(newP: (Double, Double), newV: Double) {
updatePoint(newP, newVelocity: newV)
}
}
如上代碼所示,point
和velocity
將直接訪問,updatePoint()
方法也將直接被調用,而update()
方法由于沒有加private
關鍵字,依然是只能間接調用。
同樣,private
可以加在類的聲明前,等同于類的所有方法和屬性都將加上private
關鍵字。
private class ParticleModel {
var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
var velocity = 100.0
// ...
}
在使用internal
的聲明中通過使用Whole Module Optimization
來隱式的推斷出final
默認的情況下,Xcode將單獨編譯源文件,這會限制編譯器優化的程度,Xcode 7后,增加了Whole Module Optimization
選項,它能允許編譯器在同一個模塊(Module)中分析所有的源文件來進行優化,可以在Xcode的Building Settings
中開啟該選項,如下圖所示。
在開啟Whole Module Optimization
選項,且聲明為internal
(默認級別)的情況下,模塊的所有文件將同時被編譯,這將允許編譯器對整個模塊一起分析,并對沒有被重載且聲明為internal
級別的類、方法或屬性添加final
關鍵字。
如下代碼所示,我們修改一下ParticleModel
類,添加public
關鍵字:
public class ParticleModel {
var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
var velocity = 100.0
func updatePoint(newPoint: (Double, Double), newVelocity: Double) {
point = newPoint
velocity = newVelocity
}
public func update(newP: (Double, Double), newV: Double) {
updatePoint(newP, newVelocity: newV)
}
}
var p = ParticleModel()
for i in stride(from: 0.0, through: times, by: 1.0) {
p.update((i * sin(i), i), newV:i*1000)
}
如上代碼,當開啟Whole Module Optimization
選項的情況下,編譯器能在屬性point
,velotity
,以及updatePoint()
方法上推斷出final
,既相當于在point
、velocity
、updatePoint()
聲明前加上final
關鍵字,而update()
方法由于是public
級別,所以無法推斷出final
關鍵字,其仍將是間接調用。
總結:
- 當使用
private
或final
關鍵字,或者在開啟Whole Module Optimization
選項,聲明為internal
級別的沒有被重載的方法下,將直接調用,在編譯時確定。 - 運行時決定的動態派發的情形包括:
- 繼承自
NSObject
或者方法有@objc前綴。 - 使用Swift的方法表的方式,除去上述情況下,將采用這種方式。
- 繼承自