Swift No.25

메모리 구조

• 코드
  • 우리가 만든 코드가 컴파일되어서 CPU가 실행될 수 있는 명령어 형태로 저장되어 있는 것
  • 명령어 / 프로그램
    • 앱(프로그램)의 모든 코드(Text)
  • get-only, read-only (읽을 수만 있는 영역)
  • 앱의 프로그램을 한번 짜면 그게 완성이 된 것
• 데이터
  • 전역변수 / 타입(static/class) 변수
  • 공통으로 공유하기 위한 데이터
  • 앱이 실행되는 동안 불변
• 힙
  • 동적할당 - 비어있는 메모리를 찾아서 할당하는 개념
  • 일반적으로 오랫동안 긴시간 동안 저장
  • 크기가 크고, 관리할 필요가 있는 데이터
  • 개발자가 잘 관리해야함
• 스택
  • 함수실행을 위한 임시적 공간
  • 크기가 작고 빠르게 사용하기 위한 데이터
  • 알아서 자동 관리됨

💡 Heap(힙) 영역에 할당되는 데이터는 관리를 해야지만, 메모리에서 해제가 됨

💡 할당이 해제되지 않으면 메모리 누수(Memory Leak) 현상이 발생

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ARC(Automatic Reference Counting)

Java	Objective - C	Swift
GC (Garbage Collector) (런타임에 메모리 감시하는 기법)	MRC (Manual RC) ARC (Automatic RC)	ARC (Automatic RC)

출처(WWDC)

• retain
  • 레퍼런스 카운팅을 하나 올리는 역할
• release
  • 메모리를 해제, 레퍼런스 카운팅을 하나 내리는 역할

// MRC(수동 RC관리)와 ARC(자동 RC)

class Dog {
    var name: String
    var weight: Double

    init(name: String, weight: Double) {
        self.name = name
        self.weight = weight
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

var choco: Dog? = Dog(name: "초코", weight: 15.0)  //retain(choco)   RC: 1
var bori: Dog? = Dog(name: "보리", weight: 10.0)   //retain(bori)    RC: 1

choco = nil   // RC: 0 , "초코 메모리 해제"
//release(choco)
bori = nil    // RC: 0 , "보리 메모리 해제"
//release(bori)

• retain() 할당 → release() 해제
  • RC + 1, RC - 1
• 현대적 언어들은 대부분 자동 메모리 관리 모델을 사용
• 스위프트의 경우, 컴파일러가 실제로 “retain() 할당 → release() 해제 코드를 삽입한다고 보면됨
• 컴파일러가 메모리 관리코드를 자동으로 추가해 줌으로써, 프로그램의 메모리 관리에 대한 안정성 증가
• [ARC 모델의 기반: 소유정책과 참조카운팅]
  • 소유정책
    • 인스턴스 하나이상의 소유자가 있는 경우 메모리에 유지됨
    • 소유자가 없으면, 메모리에서 제거
  • 참조카운팅
    • 인스턴스(나)를 가르키는 소유자수를 카운팅
  • 쉽게 말하면, 인스턴스를 가르키고 있는 RC가 1이상이면 메모리에 유지되고, 0이되면 메모리에서 제거

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강한 참조 사이클과 메모리 누수

• 서로 다른 인스턴스가 서로를 가르키는 상황에서는 각각의 Reference count가 1씩 더 증가됨
• 이 상황에선, nil로 변경을 해줘도 Reference Count가 1이 되므로, 메모리 해제가 되지 않아 메모리 누수가 발생

class Dog {
    var name: String
    var owner: Person?

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

class Person {
    var name: String
    var pet: Dog?

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

var bori: Dog? = Dog(name: "보리")
var gildong: Person? = Person(name: "홍길동")

bori?.owner = gildong
gildong?.pet = bori

// 강한 참조 사이클(Strong Reference Cycle)이 일어남
bori = nil    // RC : 1, 메모리 해제가 안됨
gildong = nil // RC : 1, 메모리 해제가 안됨

• Memory Leak의 해결방안
  • RC를 고려하여, 참조 해제 순서를 주의해서 코드 작성
    • 신경쓸 것이 많음 , 실수 가능성
  • Weak Reference (약한 참조)
  • Unowned Reference (비소유 참조)

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Strong Reference Cycle

• 강한 참조 싸이클로 인한 메모리 누수(Memory Leak) 해결 방안

	Weak Reference(약한 참조)	Unowned Reference(비소유 참조)
방식	weak  키워드	unowned 키워드
예시	weak var pet: Dog?	unowned var pet: Dog?
공통점
차이점	소유자에 비해, 보다 짧은 생명주기를 가진 인스턴스를 참조할때 주로 사용  (인스턴스가 nil로 확인가능, nil인 경우 작업을 중단하는 것 가능)	소유자보다 인스턴스의 생명주기가 더 길거나, 같은 경우에 사용 (인스턴스 nil로 확인불가능, 실제 인스턴스가 해제되었다면 에러 발생)

1. 약한 참조(Weak Reference)

• 참조하고 있던 인스턴스가 사라지면, nil로 초기화 되어있음
• nil로 설정하고 접근하면 → nil
• gildong = nil
• bori?.owner // gildong만 메모리 해제시켰음에도 nil

class Dog {
    var name: String
    weak var owner: Person?     // weak 키워드 ==> 약한 참조

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

class Person {
    var name: String
    weak var pet: Dog?         // weak 키워드 ==> 약한 참조

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

var bori: Dog? = Dog(name: "보리")
var gildong: Person? = Person(name: "홍길동")

// 강한 참조 사이클이 일어나지 않음
bori?.owner = gildong
gildong?.pet = bori

// 메모리 해제가 잘됨(사실 이 경우 한쪽만 weak으로 선언해도 상관없음)
bori = nil
gildong = nil

1. 비소유 참조(Unowned Reference)

class Dog1 {
    var name: String
    unowned var owner: Person1?    // Swift 5.3 이전버전에서는 비소유참조의 경우, 옵셔널 타입 선언이 안되었음

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

class Person1 {
    var name: String
    unowned var pet: Dog1?

    init(name: String) {
        self.name = name
    }

    deinit {
        print("\(name) 메모리 해제")
    }
}

var bori1: Dog1? = Dog1(name: "보리1")
var gildong1: Person1? = Person1(name: "홍길동1")

// 강한 참조 사이클이 일어나지 않음
bori1?.owner = gildong1
gildong1?.pet = bori1

// 메모리 해제가 잘됨(사실 이 경우 한쪽만 unowned로 선언해도 상관없음)
bori1 = nil
gildong1 = nil

• 비소유 참조의 경우, 참조하고 있던 인스턴스가 사라지면, nil로 초기화 되지 않음
  • 메모리가 아예 비어 있고 그런 경우에는 에러가 날 수 있음
• 에러가 발생하는 케이스

gildong1 = nil
bori1?.owner // nil로 초기화 되지 않음, 에러 발생

• 에러가 발생하지 않는 케이스

gildong1 = nil
bori1?.owner = nil
bori1?.owner // nil

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weak / unowned 사용시 주의점

변수와 타입	상수 / 변수 선언 가능 여부		옵셔널 타입 가능 여부
	let	var	Optional	Non-Optional
strong	O	O	O	O
weak 키워드	X (변할 수 있어야함)	O	O	X (nil을 할당할 수 있어야함)
unowned 키워드	O	O	O (기존에는 X)	O

- weak var를 주로 사용

 

변수와 타입	상수 / 변수 선언 가능 여부		옵셔널 타입 가능 여부
	let	var	Optional	Non-Optional
strong (기본 변수 선언시)	let	var	var pet: Dog?	var pet: Dog
weak 키워드	weak let (변할 수 있어야함)	weak var	weak var pet: Dog?	weak var pet: Dog (nil을 할당할 수 있어야 함)
unowned 키워드	unowned let	uowned var	unowned var pet: Dog? (기존에는 X)	unowned var pet: Dog

- weak 키워드는 Reference Counting 숫자가 0이 되면 nil로 변할 수 있어야 하기 때문에 let 선언 불가

- 또한 위와 같은 이유로 nil을 할당할 수 있어야 하기 때문에 Optional 타입으로만 선언