[Swift] strong, weak, unowned

먼저 ARC의 개념에 대해서 짚고 넘어와야 자연스럽게 메모리 누수에 대한 이야기가 될 것 같습니다 👍

👉 2021/01/29 - [iOS [Swift]] - [Swift] ARC (Automatic Reference Counting)

 

잠깐 요약하면

ARC는 Swift에서 메모리를 자동으로 관리해준다는 개념인데, 메모리 관리를 자동으로 해주지만 메모리 누수가 발생하는 포인트가 있었죠. 그 메모리 누수가 발생하는 포인트는 언제이며, 어떻게 방지를 해야 할지에 대해서 알아보려 합니다.

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** 여기서부터는 Swift 공식 Document를 참고해서 작성했습니다 **

[Swift Docs] docs.swift.org/swift-book/LanguageGuide/AutomaticReferenceCounting.html

Automatic Reference Counting — The Swift Programming Language (Swift 5.3)

 

ARC 정리를 하면서 Object를 참조한다는 건 이제 알겠는데, 참조의 방법도 여러가지가 있어요.

string (강한) / weak(약한) / unowned(미소유) 3가지 Reference Cycles (참조 순환) 이 존재합니다.

 

먼저 string reference cycle(강한 참조 순환)은 아래와 같이 발생합니다.

class Person {
    let name: String
    init(name: String) { self.name = name }
    var apartment: Apartment?
    deinit { println("\(name) is being deinitialized") }
}
 
class Apartment {
    let number: Int
    init(number: Int) { self.number = number }
    var tenant: Person?
    deinit { println("Apartment #\(number) is being deinitialized") }
}

위와 같이 Person , Apartment 클래스가 있을때

john = Person(name: "John Appleseed")
number73 = Apartment(number: 73)

각각 Object를 만들어 john, number73 이라는 변수에 할당해요. ( = john, number73 가 새로 만든 Object를 참조한다는 의미)

이때 기본적으로 변수가 Object를 참조하는 방식이 strong 참조입니다. john과 number73은 각각 Object에 대해 강한참조를 가져요.

john의 apartment와 number73의 tenant가 각각 nil이여서, 지금 상태로는 john과 number73은 전혀 서로를 참조하지 않습니다.

john = nil
number73 = nil

이렇게 nil을 각각 할당해주면, deinit이 호출되어 메모리 상에서 Reference Count(참조계수)가 0이되고 메모리에서 지워져요.

 

그런데 이런 경우는 어떨까요?

john!.apartment = number73
number73!.tenant = john

그렇다.. 이제는 john의 apartment와 Apartment의 tenant를 할당해줌으로써, 아래와 같이 서로 강한참조를 가지게 되요.

이런 상태에서 다시 john과 number73을 nil로 할당하면

john = nil
number73 = nil

더 이상 john과 number73는 Object를 참조하지 않아요. 다만 아래 그림과 같이, Object끼리 서로 강한참조를 가지고 있어서 Reference Count(참조계수)를 Object 각각 1씩 가지고 있게 되죠? 그에 따라 Garbage Collector가 메모리에서 이 두개의 Object를 사용하는 것처럼 간주하고 메모리에서 지우지 않고 남겨둡니다..😂

바로 이 포인트가 메모리 누수가 발생되는 지점입니다..!!!

이제 저 Object 두개는 영영 메모리에서 사라지지 않을꺼야.. 😭😭

 

이런 강력 참조 순환을 사용할때 메모리가 낭비되는 포인트을 해결하기 위한 방안으로 2가지가 있어요.

바로.. 위에서 언급했던 "약한 참조 순환"과 "미소유 참조 순환" 이에요.

 

먼저 weak Reference Cycle(약한 참조 순환)은 Object 끼리 참조할때 약한 참조를 하도록 해서, Reference Count를 증가시키지 않도록 합니다. 즉 메모리 공간에 덩그러니 남아있는 Object를 참조할 때, 더 이상 참조하지 않도록 참조를 깨버리게 되는거죠!

약한 참조를 사용하기 위해서 weak키워드를 앞에 사용해줍니다. weak으로 선언하면 해당 객체가 nil일 수 있어서, 반드시 Optional로 선언되어 nil이 할당될 수 있어야 하기 때문이에요. 물론 실제로 weak을 사용할때는 unwrapping을 잘 거쳐서 안전하게 사용하기만 하면 됩니다!

class Person {
    let name: String
    init(name: String) { self.name = name }
    var apartment: Apartment?
    deinit { println("\(name) is being deinitialized") }
}
 
class Apartment {
    let number: Int
    init(number: Int) { self.number = number }
    weak var tenant: Person?
    deinit { println("Apartment #\(number) is being deinitialized") }
}

강한 참조와 동일하지만, 한가지 달라진 점은 tanant가 weak으로 선언되었다는 점이에요.

john = Person(name: "John Appleseed")
number73 = Apartment(number: 73)

john!.apartment = number73
number73!.tenant = john

위와 같은 상황을 동일하게 생각해보면, john과 number73은 서로의 Object가 참조를 하게 되죠?

하지만 이번에는 weak로 선언했기 때문에 Object간 약한 참조를 가지게 되는데,

john = nil

john을 nil로 할당해 john이 가지는 강한 참조를 깨면, Person Object에 대한 강한 참조가 아래와 같이 사라집니다!

이제 Apartment에 대한 강한 참조는 number73에 대한 것만 남아있고, 이마저도 깨버리면 더 이상 강력 참조는 남아있지 않게 되는거에요.

number73 = nil

위에서 강한참조 일때는 Object 서로간 참조를 하고 있어서 Garbage Collector가 메모리에서 이 Object들을 지워버리지 않았는데, 약한 참조로 연결되어 있기 때문에, 위에서 설명했듯이 의미없는 Object를 참조하는 것을 깨버리고 Reference Count가 0이 되어 메모리에서 사라지게 되고, 메모리 누수를 방지할 수 있게 됩니다!

 

마지막으로 unowned Reference Cycle(미소유 참조 순환)은 약한 참조와 비슷하게 Obejct에 대해 약한참조를 가져요. 다만 Concept이 다른게 있다면 weak은 nil을 가질 수 있도록 항상 Optional로 정의하는데, unowned는 반드시 어떤 값을 가져야한다는 거에요! 즉 Optional로 정의할 수 없어요. unowned참조를 사용하기 위해서는 선언시 앞에 unowned 키워드를 붙이면 됩니다.

class Customer {
    let name: String
    var card: CreditCard?
    init(name: String) {
        self.name = name
    }
    deinit { println("\(name) is being deinitialized") }
}
 
class CreditCard {
    let number: UInt64
    unowned let customer: Customer
    init(number: UInt64, customer: Customer) {
        self.number = number
        self.customer = customer
    }
    deinit { println("Card #\(number) is being deinitialized") }
}

이렇게 Customer, CreditCard 클래스가 있을때, CreditCard가 미소유 참조 하도록 선언하면 다음과 같은 참조 구성을 가지게 되겠죠?

var john: Customer?

john = Customer(name: "John Appleseed")
john!.card = CreditCard(number: 1234_5678_9012_3456, customer: john!)

 

여기서 john의 강력 참조를 깨면

john = nil

이렇게 약한 참조만 남아서, Object 끼리의 참조도 자연스럽게 깨지고 Garbage Collector에 의해 메모리상에서 지워지게 됩니다!

 

사실 unowned는.. 절대 nil이 아닌 Object..!? 라는 상황은 실제로 사용하기에는 많은 위험이 따르는 방법이에요.

그리고 아마 보통 메모리 관리를 위해서 weak을 사용하는게 보편적일 거에요!

 

이렇게 Swift에서 메모리를 관리하는 방법과, 메모리 누수가 발생할 수 있는 포인트 및 메모리 누수를 방지할 수 있는 방법에 알아보았는데요!!

오늘은 좀 복잡하지만 매우 중요한 개념을 정리해봤는데, 틈틈히 다시 보면서 잊지 말아야겠어요. 👍👍

오늘도 누군가에게 도움이 되었길 🙏