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淺談Swift派發(fā)機(jī)制

更新時(shí)間：2021年06月07日 14:21:20 作者：為童沉淪

派發(fā)目的是讓 CPU 知道被調(diào)用的函數(shù)在哪里。Swift 語言是支持編譯型語言的直接派發(fā)，函數(shù)表派發(fā)和消息機(jī)制派發(fā)三種派發(fā)方式的，下面分別對(duì)這三種派發(fā)方式說明下。

直接派發(fā)

C++ 默認(rèn)使用的是直接派發(fā)，加上 virtual 修飾符可以改成函數(shù)表派發(fā)。直接派發(fā)是最快的，原因是調(diào)用指令會(huì)少，還可以通過編譯器進(jìn)行比如內(nèi)聯(lián)等方式的優(yōu)化。缺點(diǎn)是由于缺少動(dòng)態(tài)性而不支持繼承。

struct DragonFirePosition {
var x:Int64
var y:Int32
func land() {}
}
 
func DragonWillFire(_ position:DragonFirePosition) {
position.land()
}
let position = DragonFirePosition(x: 342, y: 213)
DragonWillFire(position)

編譯 inline 后 DragonWillFire(DragonFirePosition(x: 342, y: 213)) 會(huì)直接跳到方法實(shí)現(xiàn)的地方，結(jié)果就變成 position.land()。

函數(shù)表派發(fā)

Java 默認(rèn)就是使用的函數(shù)表派發(fā)，通過 final 修飾符改成直接派發(fā)。函數(shù)表派發(fā)是有動(dòng)態(tài)性的，在 Swift 里函數(shù)表叫 witness table，大部分語言叫 virtual table。一個(gè)類里會(huì)用數(shù)組來存儲(chǔ)里面的函數(shù)指針，override 父類的函數(shù)會(huì)替代以前的函數(shù)，子類添加的函數(shù)會(huì)被加到這個(gè)數(shù)組里。舉個(gè)例子：

class Fish {
func swim() {}
func eat() {
//normal eat
}
}
 
class FlyingFish: Fish {
override func eat() {
//flying fish eat
}
func fly() {}
}

編譯器會(huì)給 Fish 類和 FlyingFish 類分別創(chuàng)建 witness table。在 Fish 的函數(shù)表里有 swim 和 eat 函數(shù)，在 FlyingFish 函數(shù)表里有父類 Fish 的 swim，覆蓋了父類的 eat 和新增加的函數(shù) fly。

一個(gè)函數(shù)被調(diào)用時(shí)會(huì)先去讀取對(duì)象的函數(shù)表，再根據(jù)類的地址加上該的函數(shù)的偏移量得到函數(shù)地址，然后跳到那個(gè)地址上去。從編譯后的字節(jié)碼這方面來看就是兩次讀取一次跳轉(zhuǎn)，比直接派發(fā)還是慢了些。

消息機(jī)制派發(fā)

這種機(jī)制是在運(yùn)行時(shí)可以改變函數(shù)的行為，KVO 和 CoreData 都是這種機(jī)制的運(yùn)用。OC 默認(rèn)就是使用的消息機(jī)制派發(fā)，使用 C 來直接派發(fā)獲取高性能。Swift 可以通過 dynamic 修飾來支持消息機(jī)制派發(fā)。

當(dāng)一個(gè)消息被派發(fā)，運(yùn)行時(shí)就會(huì)按照繼承關(guān)系向上查找被調(diào)用的函數(shù)。但是這樣效率不高，所以需要通過緩存來提高效率，這樣查找性能就能和函數(shù)派發(fā)差不多了。

具體派發(fā)

聲明

值類型都會(huì)采用直接派發(fā)。無論是 class 還是協(xié)議的 extension 也都是直接派發(fā)。class 和協(xié)議是函數(shù)表派發(fā)。

指定派發(fā)方式

final：讓類里的函數(shù)使用直接派發(fā)，這樣該函數(shù)將會(huì)沒有動(dòng)態(tài)性，運(yùn)行時(shí)也沒法取到這個(gè)函數(shù)。
dynamic：可以讓類里的函數(shù)使用消息機(jī)制派發(fā)，可以讓 extension 里的函數(shù)被 override。

派發(fā)優(yōu)化

Swift 會(huì)在這上面做優(yōu)化，比如一個(gè)函數(shù)沒有 override，Swift 就可能會(huì)使用直接派發(fā)的方式，所以如果屬性綁定了 KVO 它的 getter 和 setter 方法可能會(huì)被優(yōu)化成直接派發(fā)而導(dǎo)致 KVO 的失效，所以記得加上 dynamic 的修飾來保證有效。后面 Swift 應(yīng)該會(huì)在這個(gè)優(yōu)化上去做更多的處理。

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