优化Swift性能 (Optimizing Swift Performance)

主要从三个方面进行优化：

引用计数（Reference Counting）
泛型（Generics）
动态分发（Dynamic Dispatch）

最后，也会介绍一下如何使用Time Profiler检测耗时操作。

引用计数（Reference Counting）

使用类定义一个数据类型，在对这个数据类型进行大量重复操作时，引用计数对于性能的影响将会变得很明显：

class Point {
    var x, y: Float
}

var array: [Point] = ...
for p in array {
    increment
    ...
    decrement
}

使用struct来解决引用计数导致的性能问题：

struct Point {
    var x, y: Float
}

当struct中也有引用类型时，比如：

包含多个引用的struct

可以用一个类来包裹这个struct，这样就可以避免对struct中的引用对象进行单独的引用计数：

用一个类来包裹含有引用对象的struct

泛型（Generics）

观察以下泛型代码：

func min<T: Comparable>(x: T, y: T) -> T {
    return y < x ? y : x
}

在编译时，以上泛型代码其实是被翻译成了类似这种结构的代码：

泛型需要进行转换后，才能进行后续操作

当泛型函数在被调用时，编译器会将泛型具体化(Generic Specialization)：

泛型具体化

最后被具体化为如下形式：

泛型被具体化为Int类型

但是泛型定义的可见性会影响泛型的具体化，比如在同一个module下的不同文件中：

调用泛型函数的文件无法知晓泛型函数的定义

如何解决泛型定义的可见性问题？

打开项目设置，Build Settings - Optimization Level，将Release模式的选项改为 Whole Module Optimization。此时，同个Module下不同文件中的泛型函数，在开启Whole Module Optimization之后可以一起编译，此时泛型定义对于同个Module中的不同文件是可见的。

动态分发（Dynamic Dispatch）

这里涉及到两个概念：

继承
访问控制

继承

请观察以下类型的定义：

在获取name属性的值和调用noise()方法时，都需要进行额外的操作，因为编译器不确定属性和方法有没有被子类重写。

如何消除额外的操作？

使用final关键字定义var name

使用final关键字，明确地告诉编译器不存在重写操作。

访问控制

再来观察另一个例子：

func noiseImpl() 方法

—— 如果调用noiseImpl()方法，编译器能不能直接调用Pet中的noiseImpl()方法？
—— 当然不能！

在这里，编译器会假设子类中有可能重写这个方法，所以它不会直接调用Pet中的noiseImpl()方法。
这时候，可以通过将noiseImpl()方法定义为private级别来告诉编译器，直接调用Pet中的noiseImpl()方法。

将方法定义为private级别

对于通过module中的类继承，同样可以开启Whole Module Optimization来避免多余的间接调用。编译器可以自行判定当前Module中的继承链关系。

开启Whole Module Optimization前，Dog中的bark方法需要从继承链中找出合适的noise方法

开启Whole Module Optimization后，Dog中的bark方法直接调用Dog中的noise方法

使用Time Profiler检测耗时操作

新建一个iOS项目，将Point定义为class类型，然后在ViewController中放置一个按钮，点击按钮即可执行iteratePoints操作。

在ViewController中放置一个按钮

class Point {
    var x, y: Float
    init(x: Float, y: Float) {
        self.x = x
        self.y = y
    }
}

class ViewController: UIViewController {

    let points = [Point].init(repeating: Point.init(x: 0, y: 0), count: Int(1e7))
    var countX: Float = 0

    @IBAction func iteratePoints(_ sender: Any) {
        for _ in 0..<5 {
            for point in points {
                let p = point
                countX += p.x
            }
        }
    }
}

代码添加完毕，然后在Xcode中按下Command + I即可启动Profile，或者可以点击Xcode菜单栏Product - Profile。弹出Instruments后，双击启动Time Profiler。