ARC (strong , weak, unowned, 순환 참조) 1

[kimkyuchul]

들어가기 앞서 Heap과 Stack

Heap

• 프로그래머가 할당/해제 하는 메모리 영역
• 사용하고 난 후 반드시 메모리 해제를 해줘야 함 → 그렇지 않으면 memory leak 발생
• 메모리(RAM)공간 4가지(Code, Data, Stack, Heap) 중 유일하게 런타임 시 결정되기 때문에 데이터의 크기가 확실치 않을 때 사용
• Swfit 기준으로 Heap에 할당되는 것은 클래스 인스턴스, 클로저 같은 참조 타입의 값 → 얘네는 힙에 자동 할당 됨
  • Value Type: Structure, Enumeration, Tuple
  • Reference Type: Class, Closure
• 힙을 사용하고 나면 반드시 "메모리 해제"를 해줘야함 → Swift에서는 ARC를 통해 힙을 자동 해제해줌!

Stack

• 함수 호출 시 함수의 지역변수, 매개변수, 리턴 값 등이 저장되고, 함수가 종료되면 저장된 메모리도 해제
• 컴파일 타임에 결정되기 때문에 무한히 할당 X
• 스택은 임시 메모리 영역이라고 볼 수 있음

func greeting(_ friend: Int, _ me: Int) -> Int { // 파라미터 2개는 스택에 할당
		let result = friend + me // 지역변수 result는 스택에 할당
    return result
}

• 함수 안에 선언된 파라미터, 지역변수 등을 스택에 할당
• 그리고 위 함수가 종료되는 시점에 스택에 저장된 모든 메모리를 반환
• "LIFO"(last in, first out) 데이터 구조 (먼저 생성된 변수가 가장 나중에 해제됨) → 속도가 빠름
• 스택은 메모리 크기에 대한 제한이 있음 → 너무 많은 메모리를 스택에 할당하면 스택 오버 플로우 발생

Heap vs Stack

• 데이터의 크기를 모르거나 스택에 저장하기 큰 데이터일 시 → Heap 할당
• 그 외엔 Stack에 할당
• 사실 Heap과 Stack은 같음 메모리 영역을 공유 → 힙 영역은 낮은 메모리 주소부터 할당, 스택 영역은 높은 메모리 주소부터 할당

ARC?

• Automatic Reference Counting의 약자, Swift의 메모리 사용량 추적 및 관리 시스템
• ARC는 더이상 필요하지 않은 클래스 인스턴스를 자동으로 메모리에서 해제
• 위에서 Heap과 Stack을 알아봤듯이 스택은 함수가 종료되면 메모리가 자동으로 반환되는 것 처럼 특별한 관리가 필요 없음
• 그러나 힙 메모리에 저장된 데이터는 참조(reference) 타입이므로, 개발자가 동적으로 관리해야함 → 참조 타입의 경우 인스턴스가 참조를 통해 여러 곳에서 접근하므로 언제 메모리가 해제되는지가 중요
• 따라서 힙에 저장된 데이터를 관리할 도구가 필요(인스턴스, 클로저 등등 참조 타입(Reference Type)은 자동으로 힙에 할당) → ARC를 사용

ARC의 메모리 관리 방법

• ARC가 나오기 전 수동으로 메모리 관리를 하는 MRC(Manual Reference Counting)를 활용했는데, 개발자가 직접 retain과 release를 호출하며 메모리를 관리하는 코드를 작성 해야 했음
  • retain: 객체의 reference count(retain count)를 증가시킨다. → 객체가 메모리에서 해제되지 않도록 이 함수를 호출하여 카운트를 증가
  • release: 객체의 reference count(retain count)를 감소시킨다. → 객체를 더이상 필요하지 않을 때, 이 함수를 호출하여 카운트를 감소 시킴
• 하지만 ARC는 컴파일러가 자동으로 메모리 관리 코드를 넣어준다.
• 즉, ARC는 retain, release의 호출을 통해 메모리 관리를 수행 → 이러한 메모리 관리 방법을 Reference Counting(Retain Counting)*=이라고 한다!

RC(Reference Counting)

• 메모리의 참조 횟수(RC)를 계산하여, 참조 횟수가 0이 되면 더 이상 사용하지 않는 메모리라 생각하여 해제
• 만약 참조 횟수가 5면 10군데에서 참조하고 있다는 뜻이고, 참조 횟수가 0이면 아무데서도 참조되지 않으니 메모리를 해제하라는 뜻
• 인스턴스는 하나 이상의 소유자(Owner)가 있는 경우 메모리에 유지
  • 클래스 인스턴스를 변수에 저장하면 변수가 소유자가되고 이 때 참조 카운트는 1이 증가
  • 마찬가지로 또 다른 변수에 저장하면 2가 됨 → 해당 인스턴스의 retain 메소드를 호출 하는 것과 같음
• 인스턴스가 더 이상 필요하지 않다면 소유권을 포기해야하고 이것은 release 메소드와 같음
  • release 하면 참조 카운트가 1 감소. → 결국 0이 되면 즉시 메모리에서 제거

Count Up

• 인스턴스를 새로 생성할 때
• 기존 인스턴스를 다른 변수에 대입할 때

Count Down

• 인스턴스를 가리키던 변수가 메모리에서 해제되었을 때
• nil이 지정
• 변수에 다른 값을 대입
• 프로퍼티의 경우, 속해 있는 클래스 인스턴스가 메모리에서 해제될 때

참고자료

• https://babbab2.tistory.com/26
• https://zeddios.tistory.com/1213
• https://seolhee2750.tistory.com/121
• https://jusung.gitbook.io/the-swift-language-guide/language-guide/23-automatic-reference-counting
• https://thoonk.tistory.com/62?category=901054