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Value Semantics & Performance

Overview

Swift 성능 이해하기: Value 타입, Protocol과 스위프트의 성능 최적화 - 유용하님 의 글을 보고, 개인적으로 정리한 내용입니다.

WWDC15. Protocol-Oriented Programming in Swift

WWDC15. Building Better Apps with Value Types in Swift

WWDC16. Protocol and Value Oriented Programming in UIKit Apps

를 보며 내용을 첨삭할 예정입니다.

Table of Contents

Value Semantics

struct, enum, tuple

  • 특징

    • Heap을 사용하지 않습니다. (only, stack!) 따라서 Reference Couting이 필요없습니다.

      class의 경우, stack에 reference가, heap에 구조체가 할당됩니다.

      • 변수 할당 시 stack에 값 전체가 저장됩니다.

      • 다른 변수에 할당될 때, 값이 복사되어 영향을 미치지 않습니다.

      • Thread간 의도치 않은 공유로 부터 안전합니다.

  • '값'에 의해 구분되므로 'Value'가 중요합니다. Equatable을 이용하여 동치를 나타낼 수 있습니다.

    protocol Equatable {
    func ==(lhs: Self, rhs: Self) -> Bool
}

Considerations for Performance

Memory Allocation

👍Stack or 👎Heap

  • Heap 할당 시, thread safe해야 하므로 lock 등의 동기화 동작으로 인해 성능을 저하시킵니다.
  • Dictionary의 key가 Value type으로 stack에서만 메모리를 할당해서 Heap 할당 오버헤드가 없습니다.

Reference Counting

👍No or 👎Yes

  • 변수 복사 시 마다 실행되는 등 매우 빈번하게 실행됩니다.
  • Thread safe를 위하여 카운트를 atomic하게 증감해야합니다.

Method dispatch

👍Static or 👎Dynamic

static : method를 compile time에 호출하는가?

dynamic : method를 run time에 호출하는가?

컴파일 타임 - 링크 타임 - 런타임

  • static

    • 컴파일 타임에 메서드 실제 코드 위치를 안다면 실행 중 찾는 과정 없이 그 주소로 점프 가능합니다.
    • Method Inlining이 가능합니다.

  • dynamic

    • 컴파일 타임에 알 수 없고, 런타임에만 파악 가능합니다.
    • 컴파일 최적화를 못하므로 속도 저하의 요소이빈다.
  • static dispatch로 강제하기
    • final, private을 사용하여 상속성을 끊습니다.
    • dynamic 키워드의 사용을 줄입니다.
    • objc 연동을 최소화합니다.
    • WMO(Whole Module Optimization)을 사용합니다.

Swift Abstract Techniques and Performance

  • class

    • Reference Semantics가 필요할 때 사용합니다.
    • final class 는 static Mehod Dispatch입니다.

  • struct

    • Reference 타입이 있는 struct는 성능이 저하될 수 있습니다.

  • protocol

    • Value semantric에서도 적용 가능합니다.

    • 값의 관리는 Existentail Container로 이루어지게 되는데,

      Existentail Container : Protocol type의 실제 값을 넣고 관리하는 구조

      • 3 words 이하 : 새로운 Existential container에 전체가 복사됩니다.
      • 3 words 이상 : 새로운 Existential container를 생성하고, 값 전체가 새로운 Heap 할당 후 복사됩니다.(값들은 Heap에, 해당 reference는 Existential container에 저장됩니다.)

Reference