为什么Swift比OC快?

Dispatch

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Swift相比OC以及其它语言,有很多的优化点,这篇文章将从方法调度的角度去说明为什么Swift要比OC更快。OC是一门动态的语言,很多实际执行需要在运行时才可以确定,Swift不一样,Swift将很多在运行时才可以确定的信息,在编译期就决定了。这就让Swift更加快速。
方法调度就是程序在触发方法时选择需要执行指令的过程,它在每次方法执行时都会发生。如果这种调度发生在编译期,我们称它为静态调度(Static Dispatch),如果调度发生在运行时,那么我们称它为动态调度(Dynamic Dispatch)。静态调度往往要比动态调度要快。那么问题来了,为什么我们需要动态调度呢?全部用静态调度不就得了?
问题就在于我们很多时候我们需要用到多态,看看下面这段非常简单的代码

class Animal {

    func eat() {
        print("animal eat");
    }
    func sleep() {
        print("animal sleep")
    }
}

class Dog: Animal {

    override func sleep() {
        print("dog sleep")
    }
}

class Rabbit: Animal {
    
    override func eat() {
        print("rabbit sleep");
    }
   override func sleep() {
        print("rabbit sleep")
    }
    
}
var animal:Animal?
var somThingTrue = false
//执行很多业务逻辑
if somThingTrue {
    animal = Rabbit()
    
}else{

    animal = Dog()
}
animal?.eat()

上面的代码中animal?.eat()就不能够在编译期确定,因为其中需要很多的业务逻辑(比如根据用户的不同,或者网络请求结果的不同)来确定就究竟创建出来的对象是Rabbit还是Dog,也就无法最终确定要调用那个对象的eat()方法。相似的代码在OC中是怎样执行的呢?在OC中编译器会将这个方法翻译成objc_msgSend(target,@selector(eat),nil)这个方法,然后到了运行时,会分为以下几步进行调用:

  1. 找到方法target中isa对应的Class(如果是类方法要到其metaClass中找)。
  2. 从其中的struct objc_method_list **methodLists找到对应的方法实现。
  3. 如果没有找到就到superClass的methodLists中找。

如果在Swift中,它是怎样做方法调度的呢?

  1. 找到target对应的class

  2. 从class的V-Table中的那得到函数的实现
    Swift中的类会创建一个V-Table,这个Table是一个数组,其中存放的是函数指针。子类会按照父类V-Table中函数的存放,如果子类没有覆盖某个方法,那么就会拷贝父类方法的地址,如上面的例子会得到下面的V-Table。

    Animal

    Index0 eat 0x0001
    Index1 sleep 0x0004

    Dog

    Index0 eat 0x0001 (copied)
    Index1 sleep 0x0008 (overrideen)

    Rabbit

    Index0 eat 0x0002 (overrideen)
    Index1 sleep 0x0003 (overrideen)

可以注意到Dog因为没有覆盖父类的eat方法,所以其copy了父类的0x0010指针。因为Swift是Type Safe的,所以在调用它的时候它不会变成Robot或者其它的类(如果不能通过编译),所以无论是调用上面结构中的Animal,Dog,还是Rabbit类,它都是调用相同的Index,得到对应的方法实现。将函数指针和Index所做的映射在编译期就确定了,这就大大减少了运行时的工作量,提高了运行速度。所以在运行时它没有必要知道是哪个类型的实例调用了这个方法,只需要找到相应的V-Table即可,至于是其中的哪个Index已经在编译期确定了,没必要再去查找Index的值。
然而Swift的方法调度不仅仅是动态方法调度,还有很多静态方法调度。
如果我们将某个方法标记为final或者private,或者我们不用类,而使用结构体,枚举,这时就不需要动态调度,只需要静态调度即可,这样速度会更快。

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