主要内容
讲解了Swift中对引用类型和值类型的内存管理方式，并提出一些优化建议。
影响性能的重要因素
- 栈内存 vs 堆内存
栈内存的分配和释放仅仅是通过移动栈指针来实现的。而堆内存则要根据申请的大小在堆中寻找合适的位置，释放时需要将内存块回收到堆中，并且要考虑线程安全，所以会慢得多。Swift中的各种基本数据类型和容器（如Int, String, Array, Dictionary等）都是struct，编译器会尽可能用栈的方式来为它们分配内存。 - 引用计数
编译器会自动在我们的代码中加入retain和release的调用。这两个函数的调用频率极高且涉及线程安全的控制，使其有可能成为性能瓶颈。 - 动态函数调用 vs 静态函数调用
动态函数调用就是在运行时才确定函数名对应的函数地址。对于动态调用，程序必须动态地查询函数地址，而无法在编译期使用inline等优化手段，会相对慢一些。
优化
以struct作为Dictionary的key
Paste_Image.png
此处把3个数据点序列化为一个String，并以此为key。这样做有两个缺点：
- 使用
String为key意味着可以传入任意String，哪怕不是这3个数据点的序列化结果，比如"abc"或"123"。 -
String本身虽然是struct，但它内部储存字符的数组却是分配在堆上的。每次序列化意味着一次堆操作。
Paste_Image.png
改为struct可以优雅地解决这两个问题。
尽量使用（纯）值类型
Paste_Image.png
值类型如果包含引用类型的数据成员，则程序仍需为此数据成员进行引用计数的维护和堆操作。
所以，尽可能地使用“纯值”类型（这是我造的词，表示不包含引用类型的值类型，编译器可以实现完全的栈内存管理）。比如以下结构中，有两个String成员，程序需为它们进行堆操作。
Paste_Image.png
把它改成UUID和enum类型
Paste_Image.png
注意：此处的enum的源数据类型虽然是String，但是它在内存并不是持有一个String（虽然没说，我想应该只是个Int）。
所以整个结构变成了纯值类型。
感谢 小刚_aea8 的订正。此处的
Attachment由于还包含了URL类型的成员，所以它并没有变成一个“纯值”类型。
在不需要多态时，使用泛型代替protocol
先说下多态的基本实现原理。
Paste_Image.png
上面的代码�是通过override的方式来实现多态的。编译器为每个对象添加了一个type成员，里面是这个具体类的信息（称为Virtual Method Table，简称V-Table），其中就包含了它override的函数指针，也就是各自的draw函数。下面调用的代码就是通过查询V-Table才找到正确的实现的。
Paste_Image.png
上面的代码把class改为了protocol和struct。
像前一个例子中那样，class类型的数组的每个成员只占用一个�指针的size，因为只需放入一个指针。而这个例子中，由于struct是值类型，它被放进数组时应该是拷贝进去的，所以理论上，它要占用struct自身size的内存。那不同size的struct如何被放进同一个数组呢？
当需要用protocol类型指针来�指向struct时，Swift采用了一个叫Existential Container的结构来保存�struct的成员变量和方法。如下图：
Paste_Image.png
Existential Container的前3个word称为value buffer，是用来保存struct的数据成员的。对于比较小的struct可以直接把值塞进去，对于超过3个word的struct，则只能分配在堆上，然后在这里保存一个指针。此时每个struct在栈上占用的空间就一样了（5个word），这就解答了上面的问题。接下来，为了统一处理不同size的struct，又在第4个word增加了一个叫Value Witness Table（简称VWT）的结构，里面包含了一组函数。如下图：
Paste_Image.png
以Point和Line为例：
| 函数 | Point | Line |
|---|---|---|
| allocate | 没动作 | 在堆上分配内存，并保存指针到value buffer
|
| copy | 把值拷到value buffer
|
把值拷到value buffer中的指针对应的堆内存上 |
| destruct | 如果包含引用类型的成员变量，这里需要�引用减1。此处没有，所以没动作 | 也没动作 |
| deallocate | 没动作 | 释放堆上的内存 |
注：实际上不止这几个函数，还有allocateBufferAndCopyValue、projectBuffer、destructAndDeallocateBuffer等。
Paste_Image.png
在第5个word上添加一个Protocol Witness Table（简称PWT）的结构。里面包含protocol的成员方法的指针。PWT与V-Table很类似，程序也是通过查询这个表来实现多态的。
Paste_Image.png
上图中，左上角是源代码，左下角是编译时产生的代码。可以看到：
- 类型为
Drawable的参数编译后变成ExistContDrawable，也就是上面提到的Existential Container。 - 函数首先在创建一个
ExistContDrawable类型的临时变量，用来放参数的值。 - 拷贝
type成员（里面包含实现类的信息，图中写错了，应该是 local.type = val.type） - 拷贝
pwt成员（里面包含struct实现的protocol中的方法的函数地址） - 分配空间并赋值
- 调用
projectBuffer取出数据正确的内存地址（里面判断是否需要堆操作。我想应该是从前面的type里面取出实现类的size来判断的。） - 调用
draw函数。声明中的draw方法虽然没有参数，编译出来后会加上一个参数，就是结构体的实际内存地址。 - 最后调用
destructAndDeallocateBuffer清理内存（temp写错了，应该是local）
一个简单的调用实际做了这么多事情。这些代价都是花在需要动态判断具体struct的信息和跳转到�对应的方法上的。如果改成使用泛型，则编译器就可以在编译期知道具体类型了，也就可以进行诸如inline等优化手段。具体实现�参考下面两张图：
用`protocol`实现
用泛型实现
但是，这样做的前提是不需要使用多态。如果像上面的例子那样，需要把不同的实现类放进一个数组中，则必须借用多态了。
使用“写时拷贝”
由于struct是值类型，当它在传递时会发生多次拷贝。如果你的struct拷贝成本很高或者拷贝发生得很频繁，而修改却很少的话，可以考虑使用“写时拷贝”的方法来优化它，如下：
Paste_Image.png
此处使用一个storage的class来包装数据。当Line发生拷贝时，storage成员只发生引用计数加一的操作。当需要真正写入时，再调用isUniquelyReferencedNonObjc判断一下storage的引用计数是否大于1， 是的话则显式拷贝一份再进行写入。
内置类型String,Array,Set,Dictionary均使用了这个技术。
相关视频
Paste_Image.png
网友评论