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原文地址：Static vs Dynamic Dispatch in Swift: A decisive choice
首發(fā)地址: Swift的靜態(tài)派發(fā)和動態(tài)派發(fā)機制

參考文獻：Swift的方法派發(fā)機制

如果你了解面向?qū)ο螅瑢τ?方法派發(fā)機制 應(yīng)該不陌生倦始。

基礎(chǔ)知識

首先說下第一個結(jié)論：靜態(tài)派發(fā)機制 同時支持 值類型 和 引用類型 打颤。

然而霸妹，動態(tài)派發(fā)機制僅支持 引用類型(reference types), 比如 Class 沸手。簡而言之: 對于動態(tài)性或者動態(tài)派發(fā)俺驶，我們需要用到繼承特性蒸甜，而這是值類型不支持的骂铁。

牢記這一點票从，我們接著往下看漫雕！

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首先全面了解一下滨嘱，由4種派發(fā)機制，而不是兩種(靜態(tài)和動態(tài)):

1. 內(nèi)聯(lián)(inline) (最快)
2. 靜態(tài)派發(fā) (Static Dispatch)
3. 函數(shù)表派發(fā) (Virtual Dispatch)
4. 動態(tài)派發(fā) (Dynamic Dispatch)(最慢)

由編譯器決定應(yīng)該使用哪種派發(fā)技術(shù)浸间。當(dāng)然太雨，優(yōu)先選擇內(nèi)聯(lián)函數(shù), 然后按需選擇。

靜態(tài)派發(fā) vs 動態(tài)派發(fā) 或者 Swift vs Objective-C

Objective-C默認支持動態(tài)派發(fā), 這種派發(fā)技術(shù)以多態(tài)的形式為開發(fā)人員提供了靈活性魁蒜。比如子類可以重寫父類的方法囊扳，這很棒，然而兜看，這也是需要代價的锥咸。

動態(tài)派發(fā)以一定量的運行時開銷為代價，提高了語言的靈活性细移。這意味著搏予，在動態(tài)派發(fā)機制下，對于每個方法的調(diào)用弧轧，編譯器必須在方法列表(witness table(虛函數(shù)表或者其他語言中的動態(tài)表))中查找執(zhí)行方法的實現(xiàn)雪侥。編譯器需要判斷調(diào)用方，是選擇父類的實現(xiàn)精绎，還是子類的實現(xiàn)速缨。而且由于所有對象的內(nèi)存都是在運行時分配的，因此編譯器只能在運行時執(zhí)行檢查代乃。

而靜態(tài)調(diào)用旬牲，則沒有這個問題。在編譯期的時候襟己，編譯器就知道要為某個方法調(diào)用某種實現(xiàn)引谜。因此, 編譯器可以執(zhí)行某些優(yōu)化，甚至在可能的情況下擎浴，可以將某些代碼轉(zhuǎn)換成inline函數(shù)员咽，從而使整體執(zhí)行速度異常快贮预。

如何在Swift中實現(xiàn)動態(tài)派發(fā)和靜態(tài)派發(fā)贝室？

1. 要實現(xiàn)動態(tài)派發(fā)，我們可以使用繼承仿吞，重寫父類的方法滑频。另外我們可以使用dynamic關(guān)鍵字，并且需要在@objc關(guān)鍵字前面加上關(guān)鍵字唤冈，以便將方法公開給OC runtime使用峡迷。

2. 要實現(xiàn)靜態(tài)派發(fā)，我們可以使用final和static關(guān)鍵字，保證不會被覆寫绘搞。

讓我們繼續(xù)深入下去：

注: 編譯性語言有3種基礎(chǔ)的函數(shù)派發(fā)方式: 直接派發(fā)(Direct Dispatch)彤避，函數(shù)表派發(fā)(Table Dispatch), 消息機制派發(fā)(Message Dispatch)

靜態(tài)派發(fā)(或者直接派發(fā))

如上面所說，他們和動態(tài)派發(fā)相比夯辖，非沉鹪ぃ快。編譯器可以在編譯期定位到函數(shù)的位置蒿褂。因此圆米，當(dāng)函數(shù)被調(diào)用時，編譯器能通過函數(shù)的內(nèi)存地址啄栓，直接找到它的函數(shù)實現(xiàn)娄帖。這極大的提高了性能，可以到達類似inline的編譯期優(yōu)化谴供。

動態(tài)派發(fā)

如前所述, 在這種類型的派發(fā)中块茁，在運行時而不是編譯時選擇實現(xiàn)方法，這會增加一下性能開銷桂肌。

這里也許你會有這樣的疑問数焊？既然動態(tài)派發(fā)有性能開銷，我們?yōu)槭裁催€要使用它崎场？

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因為它具有靈活性佩耳。實際上，大多數(shù)的OOP語言都支持動態(tài)派發(fā)谭跨，因為它允許多態(tài)干厚。

動態(tài)派發(fā)有兩種形式：

1. 函數(shù)表派發(fā)( Table dispatch )

這種調(diào)用方式利用一個表，該表是一組函數(shù)指針螃宙，稱為witness table蛮瞄，以查找特性方法的實現(xiàn)。

witness table如何工作谆扎？

• 每個子類都有它自己的表結(jié)構(gòu)
• 對于類中每個重寫的方法挂捅，都有不同的函數(shù)指針
• 當(dāng)子類添加新方法時，這些方法指針會添加在表數(shù)組的末尾
• 最后堂湖，編譯器在運行時使用此表來查找調(diào)用函數(shù)的實現(xiàn)

由于編譯器必須從表中讀取方法實現(xiàn)的內(nèi)存地址闲先，然后跳轉(zhuǎn)到該地址，因此它需要兩條附加指令无蜂，因此它比靜態(tài)分派慢伺糠，但仍比消息分派快。

注意：我不太確定斥季，但是這種特殊的派發(fā)技術(shù)可以是虛擬派發(fā)训桶，因為它利用了虛擬表，但是我找不到具體的參考。

2. 消息派發(fā)( Message dispatch )

這種動態(tài)派發(fā)方式是最動態(tài)的渊迁。事實上慰照，它表現(xiàn)優(yōu)異(省去了優(yōu)化部分)，目前琉朽，Cocoa框架在KVO，CoreData等很多地方在使用它稚铣。

此外箱叁，它還可以使用method swizzling, 我們可以在運行時更改函數(shù)的實現(xiàn)。

eg:
let original = #selector(getter: UIViewController.childForStatusBarStyle)
let swizzled = #selector(getter: UIViewController.swizzledChildForStatusBarStyle)
let originalMethod = class_getInstanceMethod(UIViewController.self, original)
let swizzled = class_getInstanceMethod(UIViewController.self, swizzled)
method_exchangeImplementations(originalMethod, swizzledMethod)

目前惕医，Swift本身不支持這種功能耕漱，而是利用Objective-C的runtime特性，間接實現(xiàn)這種動態(tài)性抬伺。

要使用動態(tài)性螟够，我們需要使用dynamic關(guān)鍵字。在Swift4.0之前峡钓，我們需要一起使用dynamic和@objc. Swift4.0之后妓笙，我們需要表明@objc讓我們的方法支持Objective-C的調(diào)用，以支持消息派發(fā)能岩。

由于我們使用了Objective-C的runtime特性, 當(dāng)一個message被發(fā)送時, runtime會去動態(tài)查找方法的實現(xiàn)(implemention)寞宫。這很慢，為了提供效率拉鹃，我們使用緩存來盡可能的讓常用的方法被快速找到辈赋。

舉例：

值類型 (Value type)

struct Person {
   func isIrritating() -> Bool { }  // Static
}
extension Person {
   func canBeEasilyPissedOff() -> Bool { } // Static
}

由于struct和enum都是值類型, 不支持繼承，編譯器將他們置為靜態(tài)派發(fā)下膏燕，因為他們永遠不可能被子類化钥屈。

協(xié)議 (Protocol)

Protocol Animal {
   func isCute() -> Bool { } // Table
}
extension Animal {
   func  canGetAngry() -> Bool { } // Static
}

這里的重點是在extenison(擴展)里面定義的函數(shù)，使用靜態(tài)派發(fā)(static dispatch)

類 (Class)

class Dog: Animal {
   func isCute() -> Bool { } // Tablel
   @objc dynamic func hoursSleep() -> Int { } // Message
}
extenison Dog {
   func canBite() -> Bool { } // Static
   @objc func goWild() { } // Message
}
final class Employee {
   func canCode() -> Bool { } // Static
}

• 普通方法聲明遵循協(xié)議的規(guī)則
• 當(dāng)我們將方法公開給Objecitve-C runtime時用@objc坝辫，使用靜態(tài)派發(fā)(static dispatch)
• 當(dāng)一個類被標(biāo)記為final時篷就，該類不能被子類化，因為使用靜態(tài)派發(fā)(static dispatch)

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好吧阀溶，現(xiàn)在這只是我在講腻脏，您相信我所說的一切，對嗎银锻？

現(xiàn)在如何證明這些方法實際上是使用我上面解釋的派發(fā)技術(shù)永品？

為此，我們必須看一下Swift中間語言(SIL)击纬。通過我在網(wǎng)上可以進行的研究鼎姐，我發(fā)現(xiàn)有一種方法:

1. 如果函數(shù)使用Table派發(fā)，則它會出現(xiàn)在vtable（或witness_table）中

sil_vtable Animal { 
＃Animal.isCute！1：（Animal）->（）->（）：main.Animal.isCute（）->（）// Animal.isCute（）
…… 
}

2. 如果函數(shù)使用Message Dispatch炕桨，則關(guān)鍵字volatile應(yīng)該存在于調(diào)用中饭尝。另外，您將找到兩個標(biāo)記foreign和objc_method献宫，指示使用Objective-C運行時調(diào)用了該函數(shù)钥平。

％14 = class_method [volatile]％13：$ Dog，＃Dog.goWild姊途！1.foreign：（Dog）->（）->（）涉瘾，$ @ convention（objc_method）（Dog）->（） 

3. 如果沒有以上兩種情況的證據(jù)，答案是靜態(tài)派發(fā)捷兰。

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