Improving Swift Code Performance

由于Swift是一门静态的、强类型的语言，因此Swift编译器能够在编译阶段就对代码做大量优化，本文将探讨Swift编译器会对代码做哪些优化，我们该如何利用编译器的优化特性写出更高效的Swift代码。

Premature optimization is the root of all evil.
—–by Donald Knut

显式和隐式性能优化

只有当你发现了性能问题，并找到了原因之后，才应该开始做性能优化。

性能优化有两种类型：

显式的
隐式的

显式的性能优化直接指向低效的代码，这类优化通常要求对代码做重大的修改，比如换一种更加高效的算法。这通常会降低代码的可读性。使用更多的内存做缓存也能提高性能。

隐式的性能优化则需要借助语言特性来提高性能。它通常不需要对代码做重大修改，对代码可读性也没有负面影响，有时甚至能提高可读性。它被称为隐式是因为你能在代码的任何地方使用它，但过一段时间之后你又不会感觉到它的存在。

这里主要将探讨如何利用Swift的语言特性来做隐式的性能优化。

使用常量代替变量

相比于变量，使用常量拥有更高的性能。因为常量能清晰地告诉编译器，这个变量的值将不会被改变，编译器就会对它做内联优化，并不会为它分配内存空间，这样既能节省内存空间，也能提高运行速度。

方法调用

两种主要的方法调用类型：

静态：静态方法绑定是指当你调用一个方法时，编译器知道你确实是在调用这个类的这个方法。
动态：动态方法绑定在方法和对象之间是一种弱绑定。当你调用一个对象的某个方法时，无法保证这个对象一定就能执行这个方法。

Objective-C就是一种动态类型语言，并且拥有动态运行时。它采用消息发送机制来调用方法。当你调用一个方法时，实际上是发送了一个消息给这个对象，这个对象接受到这个消息后，必须先检查一下它是否实现了这个方法。

而Swift使用的是静态方法绑定，它拥有一个虚方法表，记录了一个类型拥有的所有函数指针。当在Swift中调用一个方法时，能够直接拿到这个方法的内存地址，然后执行它。这样就不需要去检查是否实现了这个方法。

全局函数（Global function）和静态方法（Static method）的执行速度是最快的。

类方法（Class method）分为两种情况，一种是不能被重写时，它用于和全局函数和静态方法一样的执行效率，一种是能够被重写时，当方法调用者在编译时是不确定的，那编译器就不能对它做优化，它的执行效率就会稍差。比如下面这个例子：

class SuperClass {
  class func test() {
    print("super class test")
  }
}

class SubClass: SuperClass {
  override class func test() {
    print("sub class test")
  }
}

let instance = arc4random() % 2 == 0 ? SuperClass.self : SubClass.self
instance.test()

如果给类方法或者给类加上final修饰词，表明这个类或方法不能被继承重写，那这个类方法也将拥有和全局函数、静态方法一样的性能。

实例方法和类方法相似，因为有继承重写的因素，编译器能否对实例方法进行优化，取决于编译器能否确切地知道实例方法的具体调用者。

Intelligent code

因为Swift是一门静态的、强类型的语言，因此它会尝试去移除所有不必要的代码执行，比如那些没有被使用过的代码，或者对应用没有任何实际影响的代码。


class Test {
  func doNothing() { }
}

Test().doNothing()
Test().doNothing()

在这段代码中，doNothing方法没有做任何事，Swift编译器就会自动移除Test().doNothing()这两句代码。

到OC就没有这种优化，因为OC可以在运行时可以改变一个方法的实际调用和实现。

但是Swift编译器不能自动忽略print方法，所以我们在程序里通过print打log时，可以采用只有在debug模式下执行print方法的方式，这样在release模式下，编译器就能忽略print方法了。

Using nonoptimizable constants

在swift中，有些类型在类中使用时，不能和其它类型一样拥有上面的优化特性，即使是使用了常量。这些类型有：

String
Array
Custom Class objects
Closures
Set
Dictionary

以上几种类型因为要暴露给OC使用，内部会维持一个OC的相应类型，比如Sting对应NSString。这样就拥有了一些OC的运行时特性，因此编译器无法自动忽略它们。

但如果是在struct中使用这些类型，那这些类型就不会暴露给OC使用，编译器就又能为它们做优化了。

一些提高代码速度的方法

使用final
使用@inline(__always)是函数始终编译成内联函数
使用不可变的值类型
避免在Swift代码中使用OC类型
避免暴露Swift代码给OC使用
避免使用OC的动态特性