effective-swift

item28. 배열보다는 리스트를 사용하라

Swift에는 Array만 있는데요?

Java

배열과 제네릭 타입에는 중요한 차이가 두 가지 있습니다. 첫 번째, 배열은 공변(covariant)입니다. 어려워 보이는 단어지만 뜻은 간단한데요, Sub가 Super의 하위 타입이라면 배열 Sub[]는 배열 Super[]의 하위 타입이 됩니다.(공변, 즉 함께 변한다는 뜻) 반면, 제네릭은 불공변(invariant)입니다. 즉, 서로 다른 Type1과 Type2가 있을 때, List은 List의 하위 타입도 아니고 상위 타입도 아닙니다. 이것만 보면 제네릭에 문제가 있다고 생각할 수도 있지만, 사실 문제가 있는 건 배열 쪽입니다. 다음은 문법상 허용되는 코드입니다.

//런타임에 실패하는 코드
Object[] objectArray = new Long[1];
objectArray[0] = "타입이 달라 넣을 수 없다";	//ArrayStoreExtension을 던짐

하지만 다음 코드는 문법에 맞지 않습니다.

//컴파일이 되지 않는 코드
List<Object> objectList = new ArrayList<Long>();	//호환되지 않는 타입
objectList.add("타입이 달라 넣을 수 없다");

어느 쪽이든 Long용 저장소에 String을 넣을 수 없습니다. 다만 배열에서는 그 실수를 런타임에야 알게 되지만, 리스트를 사용하면 컴파일할 때 바로 알 수 있습니다.

두 번째 주요 차이로는 배열은 실체화(reify)됩니다. 배열은 런타임에도 자신이 담기로 한 원소의 타입을 인지하고 확인합니다. 그래서 위 코드에서 보듯 Long 배열에 String을 넣으려 하면 ArrayStoreException이 발생합니다. 반면, 앞서 이야기했듯 제네릭은 타입 정보가 런타임에는 소거(erasure)됩니다. 원소 타입을 컴파일타임에만 검사하며 런타임에는 알 수조차 없다는 뜻입니다. 소거는 제네릭이 지원되기 전의 레거시 코드와 제네릭 타입을 함께 사용할 수 있게 해주는 메커니즘입니다.

위의 차이들로 배열과 제네릭은 잘 어우러지지 못합니다. 예컨대 배열은 제네릭 타입, 매개변수화 타입, 타입 매개변수로 사용할 수 없습니다. 즉 코드를 new List<E>[], new List<String>[], new E[] 식으로 작성하면 컴파일할 때 제네릭 배열 생성 오류를 일으킵니다.

제네릭 배열을 만들지 못하게 막은 이유는 무엇일까요? 타입 안전하지 않기 때문입니다. 이를 허용한다면 컴파일러가 자동 생성한 형변환 코드에서 런타임에 ClassCastException이 발생할 수 있습니다. 런타임에 ClassCastException이 발생하는 일을 막아주겠다는 제네릭 타입 시스템의 취지에 어긋나는 것입니다.


Swift

Array와 ArrayList가 별개로 있는 Java에 반해, Swift는 Array 뿐입니다. Java의 Array와 ArrayList의 차이는 다음과 같습니다.

//Array vs ArrayList - Java
  
1. Array는 크기가 고정되어 있지만, ArrayList는 사이즈가 동적인 배열입니다.
2. Array는 Primitive Type(int, byte, char 등)과 Object 모두를 담을 수 있지만,
   ArrayList는 Object Element만 담을 수 있습니다.
3. Array는 제네릭을 사용할 수 없지만, ArrayList는 타입 안정성을 보장해주는 제네릭을 사용할 수 있습니다.

Swift의 Array는 Java의 그것과는 다릅니다. 동적 할당 기능을 가지고 있고, 정수부터 문자열, 클래스에 이르기까지 모든 데이터 타입을 저장할 수 있습니다. 주된 차이점 중 하나인 동적 할당 기능에 대해 조금 더 자세히 알아봅시다.

Array의 크기 늘리기

Array가 내부적으로 작동하는 방식에 대해 알아보기 전에, Array의 속성인 count와 capacity에 대해 알아봅시다. count는 배열에 있는 요소의 수를 나타냅니다. capacity는 새 메모리를 초과하여 할당하기 전에, 배열에 포함될 수 있는 요소의 총량을 나타냅니다.

모든 Array는 내용을 보관하기 위해 특정 양의 메모리를 예약합니다. 배열에 요소를 추가하고, 해당 배열이 예약 된 capacity를 초과하기 시작하면 배열은 더 큰 메모리 영역을 할당하고 해당 요소를 새 스토리지에 복사합니다.

새 저장소는 이전 저장소 크기의 배수입니다. 이 기하 급수적 성장 전략은 요소 추가가 일정한 시간에 발생하여 많은 추가 작업의 성능을 평균화한다는 것을 의미합니다. 재할당을 발생시키는 추가 작업에는 성능 비용이 발생하지만 Array가 커질수록 발생 빈도가 점점 줄어 듭니다.

위의 그림을 봅시다. 용량을 꽉 찬 배열에 “Peach” 를 추가하면 항목이 즉시 추가되지는 않습니다. 다른 곳에 새 메모리가 생성되고 모든 항목이 복사된 후 마지막으로 “Peach”가 배열에 추가됩니다. 메모리의 다른 영역에 새 스토리지를 할당하는 이 방법을 재할당(Reallocation) 이라고 합니다.

저장해야하는 요소 수를 대략적으로 알고있는 경우 reserveCapacity(_:) 메서드를 사용하면 중간에 일어나는 재할당을 방지할 수 있습니다. 하지만 예약된 용량을 초과하도록 요소가 추가된다면 다시 재할당이 일어나게 됩니다.


참고

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