[ Swift ] Serialization이란?

검색을 통해 공부한 내용을 정리한 글입니다. 따라서 부정확할 수도 있고 추후 추가 공부를 통해 내용이 변경될 수도 있습니다.

 

 

Serialization이란?

Serializtion을 번역하면 '직렬화'이다. 직렬화란 간단하게 말하자면 어떤 데이터를 다른 형태로 변환하는 것을 말한다. 이 형태가 직렬적(시간 순차적)이라 직렬화한다고 표현한다.

조금 더 길게 설명하자면 데이터 구조 또는 객체의 상태를 추후에 저장될 수 있거나 전송될 수 있는, 또는 재구성될 수 있는 형식으로 변환하는 과정이다. 이에 반대되는 개념은 Deserialization이다. 번역하면 '역직렬화'로, 어떠한 형태로 변환된 것을 우리가 사용하는 형태로 변환하는 것을 의미한다.

Serialization의 예시를 보면 조금 더 와닿는다. 앱 개발 시 자주 접하는 JSON을 사용한 네트워크 통신을 생각해보자. 서버에서 받아온 데이터는 주로 JSON 형태로, iOS 개발자가 바로 사용할 수는 없는 타입이다. 그래서 보통 decoding을 통해 다른 타입으로 변경한다. 또한 서버로 값을 보낼 때도 encoding을 하여 JSON 형태로 변환한다. 이 과정이 바로 serialization과 deserialization이다.

 

 

serializarion 사용 

- 유선을 통한 데이터 전송(네트워크 통신)

- 데이터 저장

- 원격 절차 호출 (RPC)

 

JSON, XML, protobuf, YAML, BSON, MessagePack은 데이터 serialization의 예시이다. 그 중 JSON과 XML을 많이 사용하는데, JSON은 적은 크기와 좋은 가독성으로 가장 선호된다.

 

 

 

메모리

Serializarion를 이해하기 위해서는 메모리 구조에 대해 공부해야한다. (Value Types and Reference Types in Swift 참고)

메모리는 시간 순서대로 정렬되어 있는 byte들의 긴 목록이다. 그리고 모든 byte는 자신의 주소를 가지고 있으며, 그 각각의 주소 범위는 address space라고 부른다. iOS 앱의 address space는 text, data, stack, heap이라는 4개의 부분으로 구성된다.

 

 

Text Segment은 앱의 실행가능한 코드를 형성하는 기계어 명령을 포함한다. 기계어 명령은 컴파일러에 의해 Swift 코드를 기계어 코드로 번역하면서 생성된다. 이 Text 부분은 읽기만 가능하고 constant(불변)한 공간을 가진다. 

 

Data Segment은 Swift의 static 변수와 constant 그리고 type metadata를 저장한다. 프로그램이 시작될 때 Initial 값을 필요로 하는 모든 global 데이터는 여기에 할당된다. 

 

Stack은 메서드 파라미터와 local 변수와 같은 일시적인 데이터를 저장한다. 매번 우리가 메서드를 호출할 때, 메모리의 새로운 조각이 스택에 할당된다. 메서드가 종료되면 이 메모리는 해제된다. 몇몇 예외를 제외하고, 모든 Swift 값 타입은 여기에 할당된다.

 

heap은 Lifetime이 있는 객체들을 저장한다. 모든 Swift 참조 타입과 몇몇 예외적인 값 타입이 여기에 할당된다.

 

더 자세한 이해를 위해서 heap과 stack의 구조를 공부하는 것이 좋다.

 

 

 

 

왜 네트워크 통신과 데이터 저장은 꼭 Serializarion을 해야하는가?

여기서 '직렬화한다'라는 말의 의미를 조금 더 컴퓨터 공학적으로 확인해보자. 여기서 공간적으로 동시에 존재하는 상태는 힙에 할당되어 있는 데이터 메모리 주소가 스택에 쌓여있는 상태이고, 직렬화된 상태는 진짜 데이터들이 순차적으로 스택에 쌓인 상태이다. 

(정확하지 않고 공부가 더 필요한 내용입니다.)

공간적으로 동시에 존재하는 상태로 표현되어 있는 데이터를 이것에 대응하는 직렬(시리얼)인 상태로 존재하도록 변환한다라는 의미가 있다. 

 

이 두 상태는 접근 시 중요한 차이가 발생한다. 어떠한 데이터를 전달하려고 타입에 접근하는 경우, 진짜 데이터가 있느냐 데이터 주소가 있느냐. 진짜 데이터가 있다면 데이터를 꺼내올 수 있겠지만, 데이터 주소는 주소일 뿐이다.

따라서 네트워크 통신과 데이터 저장은 진짜 데이터가 필요하다. 즉 값 타입 데이터(value type)가 필요하다.

 

 

 

 

값 타입(Value Type) 데이터  Vs  참조 타입(Reference Type) 데이터

많은 언어에서 데이터 타입은 보통 값 타입과 참조 타입으로 나뉜다. Swift 또한 값과 참조 타입으로 나뉜다.

 

값 타입 value type

: struct, enum, collection( arrays, dictionaries, set ), standar( integers, floating-point numbers, Booleans, strings)

참조 타입 reference type

: class, function, closure

 

값 타입은 값 할당 시 복사된 값이 전달되어 원본을 수정할 수 없다. 반면 참조 타입은 값 할당 시 참조, 즉 원본의 주소가 전달되기 때문에 원본을 수정할 수 있다.

 

 

 

예시와 결론

이러한 특징을 바탕으로 다시 네트워크 통신으로 돌아가 보자. 만약 참조 타입으로 값을 전달할 경우 데이터가 있는 주소를 전달한다는 의미인데, PC마다 메모리 공간이 다르기 때문에 주소를 넘겨줘도 그 주소에는 해당 데이터가 없을 것이다.

 데이터 저장에서도 유사한 일이 발생한다. 객체를 생성해 데이터 메모리 주소를 기록해 둔다고 해도 LifeTime이 끝난다면 생성한 객체는 메모리가 해제되어 사라진다. 따라서 주소를 알더라도 데이터를 가져올 수 없을 것이다. 

 

즉 참조 타입의 데이터는 무의미한 값을 가지고 있다. 따라서 유의미한 값 타입 데이터로 만들기 위해  Serialization하여 작업을 진행하는 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

직렬화하다
Data serialization formats available in Swift
데이터 직렬화(serialization)는 무엇이고 왜 필요한가?
직렬화와 역직렬화
메모리 할당 위치 (struct, class, protocol, generic, closure)
Structures and Classes
Apple Blog: Value and Reference Types
Value Types and Reference Types in Swift