[iOS - swift] Static Dispatch, Dynamic Dispatch 성능 최적화 방법, Witness Table, (final, private을 사용하는 이유)

final class vs class

final class A {
  ...
}

class B {
  ...
}

• class A와 class B의 차이점
  • A는 서브클래싱이 불가능
  • A는 성능적으로 더욱 높은 장점 -> 성능이 좋은 이유?
• 성능이 좋은 이유 - static dispatch 사용 (아래에서 이어서 개념 설명)

Static Dispatch (Direct Call)

• 변수를 타입에 맞춰서 메소드와 프로퍼티를 참조
• 참조될 요소를 컴파일 타임에 결정
• 상속 가능성이 없다는 keyword를 코드에 표출하면 컴파일러는 Static Dispatch를 사용

Dynamic Dispatch (Indirect Call)

• override, subclass와 같은 변수의 실제 타입의 맞춰서 메소드와 프로퍼티를 호출
  
  • 대표적으로 객체지향 프로그래밍에서 `다형성`에서 Dynamic Dispatch로 접근
• 런타임에 참조할 요소를 O(1)의 시간 복잡도를 가지고 찾는 과정이 존재

성능 최적화를 위해 Static Dispatch를 사용

• override가 필요없는 요소들에는 final 키워드 사용
  • 컴파일러는 Static Dispatch로 접근
• private 키워드를 붙여서 선언할 것
  • private을 가진 해당 요소는 한 블럭 내에서만 참조되는 것이 보장되고 한 블럭내에 오버라이드가 없는 경우 컴파일러가 이것을 Static Dispatch로 접근
• class보다는 Struct와 enum을 사용
  • 서브클래싱이 불가능한 Value Type을 사용하여 Static Dispatch가 이루어지도록 설계
  • Reference Type은 오버라이딩이 되지 않는다는 명시적인 키워드를 사용하면(final, private) Static Dispatch지만 나머지는 Dynamic Dispatch를 사용

Protocol은 Dynamic Dispatch를 사용

• Protocol은 구현체를 제공하지 않으므로, 런타임 시에 구현체를 참조하기 위해서 Dynamic Dispatch를 사용

Extension에서의 Dispatch

• Value Type에서의 extension을 사용하면, 상속 가능성이 없기 때문에 Static Dispatch 수행
  

  struct SomeStruct {
    func someFunction() { ... }
  }
  
  extension SomeStruct {
    func someAnotherFunction() { ... }
  }​

• Class Type에서의 extension 사용
  • extension은 본래 메소드 오버라이딩이 불가능하므로 Static Dispatch 수행
    

    struct SomeClass {
      func someFunction() { ... }
    }
    
    extension SomeStruct {
      func someFunction() { ... } // 컴파일 에러! (오버라이딩 불가)
    }​

• Protocol에서의 extension 사용
  • 기본 지식 - Witness Table이란?
    • 프로토콜을 통해 호출하는 메소드는 프로토콜을 채택한 타입들이 실제로 구현한 메소드이므로, 프로토콜 타입의 참조로만 구현체의 내용을 사용할 때 사용되는 프로토콜이 보유한 정보를 `Witness Table`이라 명칭
  • Default Implementation (본체에 선언된 멤버 구현): 서브 클래스들이 메소드들을 구현하고 있음이 보장되므로, Witness table을 이용한 Dyanamic Dispatch 수행
    

    protocol SomeProtocol {
      func someFunction() 
    }
    
    extension SomeProtocol {
      func someFunction() { ... }
    }​

  • 본체에 선언되지 않았으므로, 본체가 보유한 Witness Table을 사용하지 못하므로 Static Dispatch 수행
    

    protocol SomeProtocol {
      func someFunction() 
    }
    
    extension SomeProtocol {
      func someAnotherFunction() { ... }
    }​

 

* 참고

- WWDC 2016 (Withness Table 내용): https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2016/416/

- Increasing performance by reducing dynamic dispatch: https://developer.apple.com/swift/blog/?id=27