[CS/Basic] 메모리 관리의 시작, ARC(Automatic Reference Counting)

Heap과 Stack에 대해 어느정도 이해가 되셨다고 하신다면..

이번 포스팅에서는 Swift에서 어떻게 메모리를 관리를 하는지 살펴보고자 합니다.

 

면접 단골 질문 중 하나인,

ARC(Automatic Reference Counting)에 대해 알아보기에 앞서

RC란 무엇이고, 

 

(ARC의 구체적인 메모리 관리 과정은 다음 포스팅에서 이어집니다)

 

 

 

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Heap과 RC(Reference Counting)의 관계

RC란, Heap 영역에 저장되는 데이터의 효율적인 관리를 위한 일종의 '참조 카운팅' 시스템

 

앞선 포스팅에서 살펴본 Heap에 대해 간단하게 정리하고 넘어가자면..

• 개발자, 사용자에 의해 할당하며, 해제되는 관리 가능한 영역
• 클래스 인스턴스(Class Instance)나 클로저와 같은 '참조타입' 값이 저장
• 데이터 크기가 확실하지 않으므로, 4개 영역 중 유일하게 런타임 시 할당

정리하자면, 데이터가 메모리에 저장되고 해제되는 전반적인 과정을

'개발자' 혹은 무언가의 장치를 통한 관리가 필요하다는 의미와 같습니다.

 

여기서, 이러한 역할을 담당하는 것이 바로 'RC(Reference Counting)' 입니다.

 

 

 

RC(Reference Counting)란?

• 저장된 데이터가 자동적으로 제거되는 Stack과는 달리, Heap은 개발자의 손길이 필요합니다.
  • Heap은 동적으로 할당하는 메모리 공간이므로, 필요 없는 메모리에 대한 관리가 필요합니다,
• RC는 Heap 영역의 메모리의 관리를 위한 유용한 도구입니다.
  • 클래스 인스턴스, 클로저 등 참조타입 값이 저장될 때 마다 증가하는, 일종의 '카운트'시스템입니다.
  • 해당 카운터를 활용, Heap 메모리에 저장된 필요하지 않은 데이터를 추적하고, 해제합니다. 

 

GC(Garbage Collection)과 RC(Reference Counting)간의 비교

• GC(Garbage Collection)이란, JAVA에서 활용하는 Heap 메모리 관리 방식입니다.
  • Heap 메모리 영역의 leak을 추적, 해당 인스턴스를 직접 해제하는 과정을 거치게 됩니다.
  • Runtime(프로그램 실행) 단계에서 실행되므로, 추가적인 리소스가 발생한다는 단점이 있습니다.
    (지속적으로 감시를 하기 위한 메모리를 사용하게 됨)
• 반면에, RC는 Compile 단계에서 언제 참조되고, 해제되는지 결정하는 방식을 취합니다.
  • 즉, 개발자가 참조 해제시점을 파악할 수 있으며 GC와는 달리 추가 리소스가 발생하지 않습니다.
  • 다만, '순환 참조'가 발생할 경우 앱을 삭제하기 전까지 메모리가 해제되지 않을 수 있습니다.

 

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MRC vs ARC

컴파일러에 의한 RC(Reference Counting)의 자동화

 

RC의 역할과 기능에 대해 이해가 되셨다면,

얼추 'ARC'란 관리 모델에 대해 유추하실 수 있으시겠지요?

 

Auto Reference Counting, 

RC를 컴파일러가 알아서 메모리 관리코드를 실행하는 매우 유용한 도구라고 볼 수 있습니다!

 

그 전에,

ARC가 등장하기 이전엔 어떤 방식으로 메모리 관리를 수행했을까요?

 

 

과거 - MRC(Manual Reference Counting)

• MRC는 Objective-C가 주 언어로 활용되던 iOS 초창기에 활용했던 메모리 관리 모델입니다.
  • 특정 인스턴스의 기본 메서드인 'reatain', 'release' 를 호출하는 방식을 활용했습니다.
  • 개발자가 직접 작성해야 한다는 불편함과 프로그램 안정성 문제가 계속 발생했습니다.
• WWDC 2011이후 등장한 ARC를 사용하게 되며 MRC는 역사의 뒤안길로 사라졌습니다.
  • 특히나, Swift의 경우 ARC 메모리 관리 모델만 사용 가능하다는 특징이 있습니다.

 

현재 - ARC(Automatic Reference Counting)

• ARC는, 컴파일러가 알아서 메모리 관리 코드를 삽입하는 관리 모델입니다.
  • 따라서, MRC와는 달리 코드의 양은 점차 적어지고, 프로그램의 안정성은 개선되었습니다.
• 💡ARC는 컴파일 시점에 실행된다는데, 런타임 시점에 저장되는 Heap에서 어떻게 관리되나요?
  
  •  
  • 아래 그림과 같이 컴파일 시점에 자동으로 retain, release를 적절하게 위치시킵니다!
  • 따라서, 삽입된 코드는 런타임 시점에 실행되는 동시에 RC 기능을 수행할 수 있게 됩니다. 

 

MRC와 ARC 메모리 관리모델 비교

 

 

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이번 포스팅에서는

ARC의 전반적인 개념을 살펴보기 위해

 

RC(Reference Counting)의 개념과 GC(Garbage Collection)와의 비교,

과거에 활용했던 MRC에 대해 알아보았습니다.

 

이어서, 다음 포스팅에서는 ARC의 메모리 관리 과정을 예시코드와 함께 다뤄보겠습니다.