iOS에서 ARC(Automatic Reference Counting)는 실무에서 어떤 의미일까?

작성일 : 2024-05-31

iOS에서 ARC는 실무에서 어떤 의미일까?

자동 참조 카운팅(Automatic Reference Counting, ARC)은 iOS 개발에서 메모리 관리를 자동화하는 중요한 기술입니다. ARC는 애플의 오브젝티브-C와 Swift 언어에서 메모리 누수를 방지하고, 메모리 관리를 단순화하기 위해 도입된 시스템입니다. 이번 글에서는 ARC의 개념, 작동 원리, 실무에서의 의미와 활용 방법, 그리고 개발자가 주의해야 할 사항들을 살펴보겠습니다.

1. ARC의 기본 개념

ARC는 객체의 생명주기를 관리하기 위해 참조 카운트를 자동으로 증가시키고 감소시키는 메모리 관리 시스템입니다. 객체가 더 이상 필요하지 않을 때, 즉 더 이상 참조되지 않을 때 메모리를 자동으로 해제하여 메모리 누수를 방지합니다.


swift
class Person {
    let name: String

    init(name: String) {
        self.name = name
        print("\(name) is being initialized")
    }

    deinit {
        print("\(name) is being deinitialized")
    }
}

var person1: Person?
var person2: Person?

person1 = Person(name: "John")
person2 = person1

person1 = nil
person2 = nil

위 코드에서 Person 객체는 두 개의 참조(person1과 person2)를 가집니다. 두 참조가 모두 nil이 될 때, ARC는 Person 객체를 메모리에서 해제합니다.

2. ARC의 작동 원리

ARC는 참조 카운트를 기반으로 객체의 생명주기를 관리합니다. 다음과 같은 세 가지 종류의 참조를 통해 작동합니다.

강한 참조(Strong Reference): 기본 참조 타입으로, 객체의 참조 카운트를 증가시킵니다. 객체가 강한 참조를 하나라도 가지고 있으면 메모리에서 해제되지 않습니다.
약한 참조(Weak Reference): 참조 카운트를 증가시키지 않으며, 객체가 해제될 때 자동으로 nil로 설정됩니다. 주로 참조 사이클을 방지하기 위해 사용됩니다.
비소유 참조(Unmanaged Reference): 참조 카운트를 증가시키지 않으며, 객체가 해제되어도 자동으로 nil로 설정되지 않습니다. 주로 성능 최적화를 위해 사용되며, 안전하지 않은 경우에만 사용합니다.


swift
class Person {
    let name: String
    var apartment: Apartment?

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

    deinit {
        print("\(name) is being deinitialized")
    }
}

class Apartment {
    let unit: String
    weak var tenant: Person?

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

    deinit {
        print("Apartment \(unit) is being deinitialized")
    }
}

var john: Person?
var unit4A: Apartment?

john = Person(name: "John")
unit4A = Apartment(unit: "4A")

john?.apartment = unit4A
unit4A?.tenant = john

john = nil
unit4A = nil

위 코드에서 Person과 Apartment 객체는 서로 약한 참조를 사용하여 참조 사이클을 방지하고 있습니다. 이로 인해 객체가 필요 없어질 때 자동으로 메모리에서 해제됩니다.

3. ARC의 실무에서의 의미

ARC는 메모리 관리의 복잡성을 크게 줄여줍니다. 개발자는 객체의 생명주기를 명시적으로 관리하지 않아도 되므로, 메모리 누수를 방지하고 코드의 안정성을 높일 수 있습니다.

3.1 메모리 누수 방지

메모리 누수는 객체가 더 이상 필요하지 않지만, 메모리에서 해제되지 않아 발생하는 문제입니다. 이는 메모리 부족 문제를 일으키고, 결국 앱의 성능을 저하시킬 수 있습니다. ARC는 이러한 문제를 자동으로 해결해 줍니다.

3.2 코드의 간결성과 유지보수성

ARC를 사용하면 개발자가 명시적으로 메모리를 할당하고 해제할 필요가 없으므로, 코드가 더 간결해집니다. 이는 코드의 유지보수성을 높이고, 버그 발생 가능성을 줄여줍니다.

3.3 성능 최적화

ARC는 컴파일 타임에 참조 카운트를 추가하고 제거하는 코드를 삽입합니다. 이는 런타임 오버헤드를 최소화하고, 성능을 최적화하는 데 도움이 됩니다.

4. 실무에서의 ARC 활용

ARC를 실무에서 효과적으로 활용하기 위해서는 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다.

4.1 참조 사이클 방지

참조 사이클은 두 객체가 서로를 강하게 참조하여, 참조 카운트가 0이 되지 않아 메모리에서 해제되지 않는 문제입니다. 이를 방지하기 위해 약한 참조(weak)와 비소유 참조(unowned)를 사용해야 합니다.


swift
class ViewController: UIViewController {
    var onButtonTap: (() -> Void)?

    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()

        onButtonTap = { [weak self] in
            self?.doSomething()
        }
    }

    func doSomething() {
        print("Button tapped")
    }
}

위 코드에서 클로저 내에서 self를 약한 참조로 캡처하여 참조 사이클을 방지하고 있습니다.

4.2 캡처 리스트

클로저는 외부 변수와 상수를 캡처하여 사용할 수 있습니다. 이때, 캡처 리스트를 사용하여 참조 타입을 명시적으로 지정할 수 있습니다.


swift
class MyClass {
    var value = 10

    func performAction() {
        let closure = { [unowned self] in
            print(self.value)
        }
        closure()
    }
}

위 코드에서 self를 비소유 참조로 캡처하여 참조 사이클을 방지하고 있습니다.

4.3 객체의 생명주기 관리

ARC는 대부분의 경우 자동으로 메모리를 관리하지만, 개발자는 여전히 객체의 생명주기를 명확히 이해하고 관리해야 합니다. 특히, 다중 스레드 환경에서는 객체의 참조 카운트가 예상치 못하게 변경될 수 있으므로 주의해야 합니다.

5. ARC의 한계와 주의사항

ARC는 강력한 메모리 관리 시스템이지만, 모든 메모리 문제를 자동으로 해결해 주지는 않습니다. 다음과 같은 한계와 주의사항이 있습니다.

5.1 비순환 참조 문제

ARC는 순환 참조를 자동으로 감지하지 못합니다. 따라서 개발자가 직접 약한 참조나 비소유 참조를 사용하여 순환 참조를 방지해야 합니다.

5.2 대규모 객체 그래프

대규모 객체 그래프에서는 객체의 참조 카운트를 추적하는 데 시간이 걸릴 수 있습니다. 이는 성능 문제를 일으킬 수 있으며, 이를 최소화하기 위해 객체의 생명주기를 명확히 관리해야 합니다.

5.3 멀티 스레드 환경

멀티 스레드 환경에서는 객체의 참조 카운트가 예기치 않게 변경될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 동기화 메커니즘을 사용하거나, 스레드 안전한 코드 작성이 필요합니다.

결론

ARC는 iOS 개발에서 메모리 관리의 복잡성을 줄여주고, 코드의 안정성과 유지보수성을 높이는 중요한 기술입니다. ARC를 효과적으로 활용하면 메모리 누수를 방지하고, 성능을 최적화할 수 있습니다. 그러나 참조 사이클 방지, 객체 생명주기 관리 등 주의해야 할 점도 많습니다. 실무에서 ARC를 잘 활용하여 더욱 안전하고 효율적인 iOS 애플리케이션을 개발해 보세요.