[Swift] Dynamic Dispatch를 줄여 Class의 성능 향상시키기

안녕하세요.
이번에는 Class 성능을 향상 시키는 방법에 대해 알아보려고 합니다.
조금 오래되긴 했지만, 애플 스위프트 팀에서 올린 블로그 글 (현재는 운영을 안하는듯 하다. 마지막 글이 2016. 10. 12)을 참고하여 작성했습니다.

Increasing Performance by Reducing Dynamic Dispatch - Swift Blog

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위 글에서는 Dynamic Dispatch를 줄여서, 성능을 향상시키는 방법에 대해 세가지 정도로 기술하고 있습니다.

Dynamic Dispatch? (동적 디스패치)

Swift 에서는 수퍼클래스에 선언된 메서드와 프로퍼티를 오버라이드 할 수 있다.
즉, 런타임에 어떤 메서드나 프로퍼티가 참조되는지 판단한 다음 간접 호출 또는 액세스를 수행해야 한다.
이러한 기술은 일정한 양의 런타임 오버헤드를 발생 시키는 대신, 언어 표현력? 을 향상시킨다고 한다.
(반대 개념은 Static Dispatch)

오버헤드? 어떤 프로세스, 동작 또는 작업을 수행하는 데 필요한 추가적인 비용, 시간, 또는 자원

성능적인 측면에서는 이러한 오버헤드가 바람직 하지 않은 경우가 많다.

이러한 동적 디스패치를 제거하여 성능을 개선하는 세가지 방법을 알아봅시다.

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1. 오버라이드가 필요 없다면 final 키워드 사용하기

final 키워드는 override할 수 없음을 나타내는 키워드

final 키워드를 사용하면 컴파일러는 Dynamic Dispatch 를 제거할 수 있다.
즉 오버라이드를 하지 않기 때문에 간접호출 할 필요가 없음
Static Dispatch 로 처리되기 때문에 성능이 향상 됨.

class ParticleModel {
	final var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
	final var velocity = 100.0

	final func updatePoint(newPoint: (Double, Double), newVelocity: Double) {
		point = newPoint
		velocity = newVelocity
	}

	func update(newP: (Double, Double), newV: Double) {
		updatePoint(newP, newVelocity: newV)
	}
}

// 위와 같이 프로퍼티나 함수에 final 키워드를 붙여도 되지만
// 아래처럼 class 자체에 final 키워드를 붙이는 경우가 더 많은것 같다.

final class ParticleModel {
	var point = ( x: 0.0, y: 0.0 )
	var velocity = 100.0
	// ...
}

2. private 키워드를 적용해서 한 파일에서 참조된 선언에 대해 final 추론하기

private 키워드를 사용하면 구현범위 내에서만으로 제한됨. (현재 파일로 범위가 제한된다, 옛날 문서라 이렇게 쓰여있는듯 -> fileprivate)
여튼, 이렇게 하면 컴파일러가 잠재적으로 오버라이딩 할 수 있는 모든 선언을 찾을 수 있음 (오버라이딩 여부를 추론 가능)
이런식으로 간접 호출을 제거할 수 있다.

3. Whole Module Optimization(전체 모듈 최적화?)를 사용하여 final 추론하기

 

내부 접근제어자 선언 시(기본값과 같음 internal)은 모듈 내에서만 볼 수 있음.
Swift는 일반적으로 모듈을 구성하는 파일을 개별적으로 컴파일하기 때문에, 컴파일러는 내부 선언의 오버라이딩 여부를 알 수 없음
Whole Module Optimization을 활성화 하면 모든 모듈이 동시에 컴파일 됨.
동시에 컴파일 되기 때문에, 오버라이딩 여부를 알 수 있고 final을 자동으로 선언해 준다.

현재는 자동으로 켜져있다고 함.

그러나 open, public 등(상위레벨)의 키워드는 외부 모듈에서도 접근이 가능 -> Dynamic Dispatch 로작동

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그 외 클래스 성능을 증가시키는 방법

레퍼런스 카운팅 최소화, 순환참조 피하기
lazy 키워드 사용 -> 필요한 경우에만 초기화 
@inlinable 키워드 사용 -> 호출하는것이 아니라, 구현부를 복사해 가져오기 때문에 오버헤드 줄어듬

등등이 있다.