캐시

캐시?

• 캐시는 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소를 가리킨다.
  • 캐시는 접근시간에 비해 원래 데이터를 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우나 값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶을 때 사용한다.
  • 캐시에 데이터를 미리 복사해두면 접근 시간 없이 더 빠른 속도로 데이터에 접근할 수 있다.
• 캐싱을 사용하면 이전에 검색하거나 계산한 데이터를 효율적으로 재사용할 수 있다.

캐싱은 어떻게 작동할까?

• 캐시의 데이터는 일반적으로 RAM과 같이 빠르게 접근할 수 있는 하드웨어에 저장된다.
  • 소프트웨어 구성 요소와 함께 사용될 수 도 있다.
• 캐시의 주 목적은 더 느린 기본 스토리지 계층에 접근해야하는 필요를 줄여서 데이터 검색의 성능을 높이는 것이다.
• 속도를 위해 용량을 절충하는 캐시는 일반적으로 데이터의 하위 집합을 일시적으로 저장한다.
  • 보통 완전하고 영구적인 데이터가 있는 데이터베이스와 대조적이다.

IOS에서의 Cache

1️⃣ Memory Cache

• IOS에서 자체적으로 제공해주는 캐시
• App을 끄면 캐시에 저장된 내용이 사라짐
• NSCache를 통해서 가능
• 처리속도가 빠르지만 저장 공간이 작다.

2️⃣ Disk Cache

• 캐시에 저장할 데이터를 기기 내부에 아카이빙 하는 방식으로 App을 껐다가 켜도 데이터가 사라지지 않고 남아있다.
• FileManager를 통해 사용 가능하다.
• App을 삭제할 때 캐시에 저장된 데이터를 삭제하게 만들 수도 있고, 그렇지 않고 계속 남아있게 만들 수도 있다.
  • UserDefault를 사용해 간단하게 저장하면, App 삭제 시 데이터도 같이 삭제된다.
  • 파일 경로에 이미지를 저장하면, App이 삭제되어도 캐시가 남아있게 된다. (보통 파일 경로에 이미지 저장)
• 저장공간은 비교적 크지만, 파일 입출력으로 인해 처리속도가 메모리 캐시보다 느리다.
• 예시 : 카카오톡에서 이미지나 동영상을 디바이스에 저장하지 않고 눈으로 보기 위해 다운 받은 경우, Disk에서 Caching 되어 앱을 종료했다가 다시 실행해도 볼 수 있게 된다.

이미지 캐싱 과정

이미지를 캐싱하기 위해서는 다음과 같은 STEP을 따라서 확인해봐야한다.

1. 메모리 캐시에서 이미지를 검색
2. 없는 경우, 디스크 캐시에서 이미지를 검색
3. 없는 경우, URL에서 이미지 비동기 로드
4. 메모리 캐시와 디스크 캐시에 해당 이미지를 저장
5. 다음 요청 시 메모리 캐시에서 이미지를 불러옴
6. 프로세스 재시작 이후의 요청에는 디스크 캐시에서 불러온 후 메모리 캐시에 추가

Swift에서의 캐싱 적용

NSCache

리소스가 부족하면 삭제될 수도 있는 임시 key, value 쌍을 일시적으로 저장하는 가변 콜렉션이다.

class NSCache<KeyType, ObjectType> : NSObject where KeyType : AnyObject, ObjectType : AnyObject

• 주로 생성하는데 비용이 많이 드는 임시 데이터를 저장하는 데 사용된다.
  • 재생성하거나, 다시 계산할 필요가 없으므로 성능상의 이점을 가질 수 있다.
• NSCache의 특징
  • 캐시가 시스템 메모리를 너무 많이 사용하지 않도록 다양한 자동 제거 정책을 수용한다.
    • 만약 다른 Application에서 메모리가 필요한 경우, 캐시에서 일부 항목을 제거하여 메모리 공간을 줄인다.
  • Thread-safe 하기 때문에 캐시를 잠글 필요 없이 다른 스레드에서 캐시의 항목 추가, 제거 등이 가능하다.
  • NSMutableDictionary 객체와는 다르게, 캐시는 저장된 key 객체들을 복사하지 않는다.

Memory Cache

1️⃣ ImageCacheManager 싱글톤 클래스 생성

import UIKit
final class ImageCacheManager {
    static let shared = NSCache<NSString, UIImage>()
    private init() {}
}

• NSCache는 <KeyType, ObjectType>의 형태로 이루어져 있고, URLString을 키 값으로 구분하고 image를 넣어줄 것이다.

2️⃣ 캐싱된 데이터에 이미지가 있는지 검사

extension UIImageView {
    func loadImage(_ imageID: String) {
        let cacheKey = NSString(string: imageID) 
        if let cachedImage = ImageCacheManager.shared.object(forKey: cacheKey) { // 2번 수행
            self.image = cachedImage
            return
        }

• 이미지가 있다면 이미지를 사용하고, 없다면 다음단계로 이동한다.

3️⃣ 네트워크 통신을 하여 비동기처리로 이미지를 가져와서 사용

                // 이때 NetworkManager.shared.loadImage() 함수는  
        // 기존의 이미지 id를 받아서 네트워크 통신하여 비동기로 이미지를 가져와서 반환하는 함수
        NetworkManager.shared.loadImage(imageID: imageID) { result in // 3번 수행
            switch result {
            case .success(let data):
                if let data = data, let image = UIImage(data: data) {
                    DispatchQueue.main.async { [weak self] in
                        ImageCacheManager.shared.setObject(image, forKey: cacheKey)// 4번 수행
                        self?.image = image
                    }
                }
            case .failure:
                self.image = UIImage()
                return
            }
        }
    }
}

• ImageCacheManager의 캐시에 새롭게 가져온 이미지를 저장하고 사용한다.

Ref

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https://aws.amazon.com/ko/caching/

https://jryoun1.github.io/swift/Cache/