[Swift] Copy On Write (COW)

Copy On Write (COW)

Swift의 컬렉션은 모두 구조체로 구현된 값 형식인데, 값이 사용될 때마다 복사되는 것은 성능 측면에서 좋지 않다. 이 문제를 최소화하기 위해 Swift Standard 라이브러리는 Swift의 Collection 타입 (Array, Dictionary, Set) 에 대해 Copy On Write 매커니즘을 적용시켰다. 반드시 복사가 필요한 경우에만 복사를 하는 것으로, 컬렉션이 변경되는 시점에만 컬렉션을 새로 복사하여 사용한다. 즉, 컬렉션이 변경되지 않는다면 항상 동일한 데이터를 사용한다.

 

Copy On Write란?

말 그대로 Write (수정)될 때 복사한다 라는 뜻으로, 불필요한 복사와 메모리 생성을 최대한 줄여서 코드의 실행 성능을 높이는 것이다.

 

예시를 보자.

import Foundation

func print(address o: UnsafeRawPointer) {
    print(String(format: "%p", Int(bitPattern: o)))
}

var array1: [Int] = [0, 1, 2, 3]
var array2 = array1

// #1, array1, array2에 값을 할당만 하고 프린트
print(address: array1) // 0x6000038441a0
print(address: array2) // 0x6000038441a0

// #2. array2를 변경하고 프린트
array2.append(1)
print(address: array2) // 0x6000009540e0

// Output
// 0x6000038441a0 array1 address
// 0x6000038441a0 array2 address before mutation
// 0x6000009540e0 array2 address after mutation

#1에서는 값을 사용하여 array1을 생성하고, array1을 array2에 할당했다. 여기서 값은 Copy-on-Write로 인해 복사가 되지 않고 array1과 array2는 동일한 주소를 가리킨다. 하지만 #2에서 array2의 값이 변경될 때 그때서야 비로소 값이 복사되고, 실제 주소도 다른 주소로 바뀐 것을 확인할 수 있다.

 

 

즉, Copy On Write는 무조건 복사를 한다고 해서 꼭 수정을 하는 것이 아니기 때문에 실제로 수정이 발생했을 때 복사를 하고, 그 전에는 참조를 통해서 불필요한 복사를 줄이는 것이다.

 

 

 

 

 

Copy On Write로 인해서 첫번째 수정 작업을 할 때는 복사를 해야하기 때문에 실행 시간이 더 오래 걸린다. 실제로 두번째, 세번째 수정 작업 때에는 첫번째 수정 작업보다 비교적 실행 시간이 적은 것을 확인할 수 있다.

 

Copy On Write는 값 타입의 복사본을 최적화하는 매우 좋은 방식이고 Swift에서도 많이 사용되는 매커니즘이다. 다행히 표준 라이브러리에서 구현되므로, 우리가 대부분 명시적으로 볼 수는 없다. 하지만 이를 확실히 알고 활용할 수 있도록 하자!

 

 

 

 

 

 

 

참고 문서

Understanding Swift Copy-on-Write mechanisms

Swift) COW (Copy-on-Write)