다른 많은 언어들과 같이, Swift는 클래스가 슈퍼 클래스에 선언된 메서드와 프로퍼티를 재정의 할 수 있도록 허용하고 있습니다. 이는 프로그램이 런타임에 어떤 메서드나 프로퍼티를 참조해야 하는지 결정하고, 간접적인 호출 또는 간접적인 접근을 해야한다는 것을 의미합니다.

동적 디스패치(dynamic dispatch)라고 하는 이 기술은 일정한 양의 런타임 오버헤드를 대가로 언어의 표현력을 향상 시킵니다. 이러한 오버헤드는 성능에 민감한 코드에게 바람직하지 않습니다.

이 포스트는 역동성을 배제 하여 성능을 향상시키는 세 가지 방법 final, private 그리고 전체 모듈 최적화(Whole Module Optimization)를 소개하는 글 입니다.

원문 링크: Increasing Performance by Reducing Dynamic Dispatch

다음 예제를 보세요:

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class ParticleModel {
    var point = ( 0.0, 0.0 )
    var velocity = 100.0

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

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

var p = ParticleModel()
for i in stride(from: 0.0, through: 360, by: 1.0) {
    p.update((i * sin(i), i), newV:i*1000)
}

컴파일러는 아래에 쓰여진대로 동적으로 디스패치 된 호출을 내보냅니다:

  1. p의 update 호출.
  2. p의 updatePoint 호출.
  3. p의 튜플인 point 프로퍼티 가져오기.
  4. p의 velocity 프로퍼티 가져오기.

ParticleModel 서브 클래스의 point 또는 velocity를 계산된 프로퍼티(computed property)로 오버라이드 하거나 updatePoint() 또는 update() 메서드를 새로운 구현으로 오버라이드 할 수 있기 때문에 동적 호출이 필요합니다. 이것은 당신이 이 코드를 봤을 때 예상하지 못했던 것일 수도 있습니다.

Swift의 동적 디스패치 호출은 메서드 테이블에서 함수를 찾은 다음 간접 호출을 통해 동작하도록 구현되어있습니다. 이 간접 호출은 직접 호출보다 느리게 실행되며, 컴파일러의 다양한 최적화를 방해하기 때문에 비용을 더 비싸게 만듭니다. 성능이 중요한 코드에서 동적인 동작이 필요하지 않을 때, 이를 제한하여 성능을 향상시킬 수 있는 기술들이 있습니다.

선언을 재정의 할 필요가 없는 경우 final을 사용하세요.

final 키워드는 클래스, 메서드 또는 프로퍼티의 선언을 재정의할 수 없다고 명시하고 제한합니다. 이를 통해 컴파일러는 동적 디스패치(dynamic dispatch indirection)를 안전하게 제거할 수 있습니다.

예를 들어, point와 velocity는 객체의 저장 프로퍼티(stored property)를 통해 직접적으로 접근할 수 있으며 updatePoint()는 직접 함수 호출을 통해 호출됩니다. 반면, update()는 여전히 동적 디스패치를 통해 호출되며, 서브 클래스가 커스터마이즈 된 기능으로 update()를 재정의 할 수 있습니다.

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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)
    }
}

클래스 자체에 속성을 추가하여 전체 클래스를 final로 표시 할 수 있습니다. 이것은 클래스의 서브 클래싱을 불가능하게 하며, 클래스의 모든 함수와 프로퍼티가 final임을 암시합니다.

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

private 키워드를 적용하여 한 파일안에 참조된 선언에 대해 final을 유추하십시오.

private 키워드를 선언부에 사용하면 선언의 가시성은 현재 파일로 제한됩니다. 이를 통해 컴파일러는 잠재적으로 재정의 할 수 있는 모든 선언들을 찾을 수 있습니다. 이러한 재정의 선언이 없는 경우 컴파일러는 자동으로 final 키워드를 추론하고, 매서드와 프로퍼티 접근에 대한 간접 호출을 제거할 수 있습니다.

현재 파일에 ParticleModel을 재정의하는 클래스가 없다고 가정했을 때, 컴파일러는 동적으로 디스패치된 모든 호출을 직접 호출하는 private 선언으로 대체 할 수 있습니다.

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

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

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

위의 예제와 같이 point와 velocity는 직접적으로 접근되며 updatePoint()도 직접 호출 됩니다. final에서 얘기했던것 처럼 update()는 private이 아니기 때문에 간접적으로 호출 됩니다.

final과 마찬가지로, 클래스 선언 자체에 private속성을 적용할 수 있으며 클래스의 모든 프로퍼티와 메서드도 클래스 처럼 private이 됩니다.

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

전체 모듈 최적화를 사용하여 내부 선언의 final을 추론하세요.

internal접근으로 선언(아무것도 선언되지 않은 경우의 기본값)하면 선언된 모듈 내부에서만 볼 수 있게됩니다. Swift는 보통 모듈을 구성하는 파일을 개별적으로 컴파일 하기 때문에, 컴파일러가 internal 선언이 다른 파일에서 재정의 되는지의 여부를 확인할 수 없습니다. 그러나, 전체 모듈 최적화를 활성화 하면 모든 모듈이 동시에 컴파일 됩니다. 이를 통해 컴파일러는 전체 모듈에 대해 추론을 할 수 있고, 눈에 보이는 재정의가 없는 경우 internal이 있는 선언에 대해 final을 유추할 수 있습니다.

원래 코드 스니펫으로 돌아가서, 이번에는 ParticleModel에 public 키워드를 추가했습니다.

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

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

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

var p = ParticleModel()
for i in stride(from: 0.0, through: times, by: 1.0) {
    p.update((i * sin(i), i), newV:i*1000)
}

전체 모듈 최적화를 사용하여 이 스니펫을 컴파일 할 때, 컴파일러는 point, velocity, 그리고 updatePoint() 메서드 호출에 대해 final을 추론할 수 있습니다. 대조적으로, update()는 public 접근 권한이 있기 때문에 final 추론이 불가능합니다.

참고자료