前言

在讨论关于 Swift 的静态分派和动态分派之前，需要先弄清基本概念。

  1. 值类型 和 引用类型: 值类型，存储在栈中；引用类型存储在堆中。在 Swift 中，struct、enum 属于值类型，存储在栈上，class 属于引用类型，存储在堆上。

  2. 值类型，引用类型都支持静态调度，但是动态调度只有引用类型是可以支持的。

  3. 调度技术实际上是有 4 种的：

    • Inline 「Fastest」
    • Static Dispatch
    • Virtual Dispatch
    • Dynamic Dispatch 「Slowest」

静态 VS 动态

何为 静态 和 动态 分派：在执行方法时，首先要做的事就是找到方法，而能够在编译期就确定方法的方式就叫做静态分派，而无法在编译期确定，只能在运行时确定执行方法的方式就是动态分派。

Static Dispatch

  • 有时称为直接调度。
  • 如果方法是静态分派的，编译器可以在编译时定位指令所在的位置。因此，当调用该函数时，系统会直接跳转到该函数的内存地址执行操作。这种直接行为导致执行速度非常快，并且还允许编译器执行各种优化，例如内联。事实上，由于巨大的性能提升，在编译管道中有一个阶段，在该阶段编译器尝试使函数静态（如果适用）。这种优化称为去虚拟化。

Dynamic Dispatch

  • 使用动态调度只有在运行时才知道要执行的是哪个方法。
  • Swift 提供了两种实现动态的方式：表调度「Table」和消息调度「Message」。
Table Dispatch
  • 基于继承关系的多态实现「Inheritance-Based Polymorphism」，一个类与一个所谓的虚拟表相关联，该虚拟表「V-Table」包含一个函数指针数组，该数组指向对应于该类的实际实现。请注意，V-Table 是在编译时构建的。因此，与静态调度相比，只有两条额外的指令（读取和跳转）。所以理论上分派应该很快。

[V-Table 内存结构]
V-Table 内存结构

  • 没有继承或引用语义的多态 「Protocol-Types」, 管理这个协议类型的方法表是 Protocol Witness Table 简称 PWT.

[PWT 内存结构]

Message Dispatch

  • 事实上，是 Objective-C 提供了这种机制（有时，它被称为消息传递），而 Swift 代码只是使用了 Objective-C 运行时库。每次调用 Objective-C 方法时，调用都会传递给 objc_msgSend，后者处理查找。从技术上讲，该过程从给定的类开始，并迭代类层次结构以提取实现。
    消息调度是三者中最动态的。作为权衡，虽然查找性能由缓存机制保护，但解析实现的成本可能会有点昂贵。
    这种机制是 Cocoa 框架的基石。查看 Swift 的源码，你会发现 KVO 是使用 swizzling 实现的。

  • Swift 中实现 Message Dispatch, 需要在方法前添加 @objc dynamic。 在 Swift 4.0 之前，@objc 是被隐式添加的，在 4.0 以后，需要我们手动添加。

Swift 中的方法分派 case

Note: 带有 final 关键字的方法属于静态分派；普通扩展中的「不被 @objc, dynamic 描述的」方法也属于静态分派。


extension Animal {
	func eat() { }
	@objc dynamic func getWild() { }
}

class Dog: Animal {
	override func eat() { }	// Compiled error!
	@objc dynamic override func getWild() { } // Ok :)
}


protocol Noisy {
	func makeNoise() -> Int	// Table Dispatch
}
extension Noisy {
	func makeNoise() -> Int { return 0 } // Table Dispatch
	func isAnnoying() -> Bool { return true } // Static Dispatch, extension 中普工方法
}

class Animal: Noisy {
	func makeNoise() -> Int { return 1 } // Table Dispatch
	func isAnnoying() -> Bool { return false } // Table Dispatch
	@objc func sleep() { }	// Table Dispatch
}

extension Animal {
	func eat() { } // Static Dispatch, extension 中普工方法
	@objc func getWild() { } // Message Dispatch
}

参考