Swift中使用Struct实现写时复制功能

在数据类型中, 结构体被有意设计的不如类那么强大, 作为回报, 结构体提供了简洁性: 没有引用, 没有生命周期, 没有子类, 意味着我们不用考虑诸如循环引用, 副作用等问题. 而且简洁性也提供了更好的性能.

问题

目前项目中, 数据模型大部分采用struct类型, 但是有些复杂的数据模型, 例如首页的帖子列表数据, 包含了大量的属性, 我们知道, struct在传递时是直接copy的, 因此在首页列表滚动的过程中, 由于list view快速的给每一个cell传递model, 产生大量的copy操作, 影响到了列表页面的刷新帧率.

解决方式: 采用写时复制(copy-on-write)

顾名思义, 所谓的写时复制, 达到的效果就是一个结构体实例, 可以被多个对象拥有, 这些对象在读取数据时, 本质上读的是同一块内存地址, 只有在更改结构体时才会产生复制操作, 这样既保证了结构体的值类型特性, 又降低了上面所遇到的情况下, 大量复制结构体所产生的消耗.

实现

整体思路就是把一个class类封装到结构体中, 只在要更改结构体中的属性时才进行引用类型的复制操作, 如果只是作为读取操作进行传递值的话, 结构体也只是复制了引用类型的引用地址而已.

示例:

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struct Clothes {
    class Shirt {
        var size: Int
        init(size: Int) {
            self.size = size
        }
    }
    
    var shirt: Shirt
}

extension Clothes {
    private var shirtForWriting: Shirt {
        mutating get {
            // isKnownUniquelyReferenced函数用来检查一个引用类型的实例是否只有一个所有者
            if !isKnownUniquelyReferenced(&shirt) {
                shirt = Shirt(size: shirtSize)
            }
            return shirt
        }
    }
    
    var shirtSize: Int {
        get { return shirt.size }
        set { shirtForWriting.size = newValue }
    }
}

使用写时复制的权衡

实际上, 写时复制是放弃了值类型不需要引用计数的这个优点, 来减轻值类型的复制语义这个特性所可能带来的成本, 增加或减少一个引用计数，都是一个相对较慢的操作 (这里的慢，比较的是把一些字节复制到栈上另一个位置之类的操作).