민소네

[Swift 5.7+][Objective-C] Dependency Injection (4) - class_getName, class_getInstanceVariable, class_getSuperclass를 사용하여 특정 타입 찾기

22 February 2023

이전 글 - objc_getClassList를 사용하여 모든 클래스 목록 얻기에서 모든 클래스 목록을 얻어온 후, 타입 캐스팅을 통해 특정 프로토콜을 찾는 방법을 알아보았습니다.

classList
    .compactMap { $0 as? any SampleProtocol.Type }

하지만, 프로젝트 규모가 커져서 코드가 많아지면 클래스 숫자도 증가하게 됩니다. 이때는 수만, 수십만 개의 클래스를 타입 캐스팅으로 특정 프로토콜을 찾는 데 많은 비용이 듭니다.

또한, 프로토콜을 캐스팅하는 데는 성능이 느리다는 것이 알려져 있습니다. (관련 소스 분석 중)

그렇다면, 어떤 방법을 사용하면 더 빠르게 타입을 찾을 수 있을까요?

타입의 이름을 얻어 그 이름에 특정 문자가 포함된 것을 찾는 방법, 특정 이름을 변수로 가진 타입을 찾는 방법 그리고 해당 타입의 슈퍼 클래스와 일치하는지를 찾는 방법 등이 있을 것입니다.

이러한 방법들을 한 번 사용해서 타입을 찾은 다음에 캐스팅을 하면 캐스팅 비용이 줄어들지 않을까요?


1. 특정 문자열이 포함된 타입 찾기

이전 글에서 사용한 Runtime 코드를 사용합니다.

import Foundation

struct Runtime {
    static var classPtrInfo: (classesPtr: UnsafeMutablePointer<AnyClass>, numberOfClasses: Int)? {
        let numberOfClasses = Int(objc_getClassList(nil, 0))
        guard numberOfClasses > 0 else { return nil }

        let classesPtr = UnsafeMutablePointer<AnyClass>.allocate(capacity: numberOfClasses)
        let autoreleasingClasses = AutoreleasingUnsafeMutablePointer<AnyClass>(classesPtr)
        let count = objc_getClassList(autoreleasingClasses, Int32(numberOfClasses))
        assert(numberOfClasses == count)

        return (classesPtr, numberOfClasses)
    }
}

classPtrInfo에서 클래스 목록을 가져와, class_getName을 사용하여 클래스 명을 추출하고, 특정 문자열이 포함되어 있는지 확인합니다.

struct Runtime {
    ...   
    static var classList: [any SampleProtocol.Type] {
        guard let (classesPtr, numberOfClasses) = classPtrInfo else { return [] }
        defer { classesPtr.deallocate() }

        var classes = [any SampleProtocol.Type]()

        for i in 0 ..< numberOfClasses {
            let cls: AnyClass = classesPtr[i]
            if String(cString: class_getName(cls)).lowercased().contains("sample"),
            case let cls as any SampleProtocol.Type = cls {
                classes.append(cls)
            }
        }

        return classes
    }
}

class_getName(Source Code)는 demangleName을 가져와 사용하므로 비용이 비싸지 않습니다. 따라서 문자열 비교한 후 타입 캐스팅을 하면 타입 캐스팅 비용이 줄어드ㅂ니다

하지만, 클래스 이름에 sample 문자열이 포함되어 있지 않은 타입일 경우 해당 조건을 만족하지 못하고 찾는데 실패할 수 있습니다.

만약 SampleProtocol 프로토콜을 채택한 타입 이름에 규칙이 있다면, 위와 같은 방식도 괜찮을 수 있습니다.

2. 특정 이름을 변수로 가진 타입 찾기

class_getInstanceVariable을 이용하여 특정 이름을 가진 변수가 있는지 확인할 수 있습니다. 이를 이용한다면, 먼저 해당 함수로 특정 이름을 가진 변수가 있는지 확인 후, 캐스팅 하면 비용이 줄어들 것입니다.

struct Runtime {
    ...   
    static var classList: [any SampleProtocol.Type] {
        guard let (classesPtr, numberOfClasses) = classPtrInfo else { return [] }
        defer { classesPtr.deallocate() }

        var classes = [any SampleProtocol.Type]()
        let key = "isSample"

        for i in 0 ..< numberOfClasses {
            let cls: AnyClass = classesPtr[i]
            if let _ = class_getInstanceVariable(cls, key),
            case let cls as any SampleProtocol.Type = cls {
                classes.append(cls)
            }
        }

        return classes
    }
}

class_getName를 사용했던 위의 코드와 거의 유사하게 코드가 작성되었습니다. class_getInstanceVariable(Source Code)는 실제로 _class_getVariable(Source Code)를 사용하고 있고, 해당 이름을 가진 변수가 있는지 확인한 후 없으면 Super Class에서 재귀적으로 검색합니다.

상속 받은 클래스가 적은 경우에는 문제가 되지 않지만, 많은 경우에는 class_getName 보다 더 비용이 많이 듭니다. 따라서 이 방법이 좋은 방법인지는 의문입니다.

비슷한 방식으로 클래스 변수를 찾는 class_getClassVariable 함수가 있지만, 방식은 동일합니다.

3. 해당 타입의 Super Class와 일치한 타입 찾기

위의 두 가지 방식은 문자열로 된 키를 사용하여 비교하는 방식입니다. 이 방식은 강타입 언어의 특성을 활용하기 어렵습니다. 또한 이름이 바뀌면 이 방식으로는 원하는 타입을 찾을 수 없습니다.

만약에 특정 클래스를 상속받도록 만들면 우리가 원하는 타입을 찾을 수 있지 않을까요?

open class SampleScanType {
    public init() {}
}

public typealias SampleType = SampleScanType & SampleProtocol

SampleScanType 클래스와 SampleProtocol 프로토콜을 상속받고 채택할 타입인 SampleType을 만들고, 이 타입을 채택하도록 합니다.

class SampleSub: SampleType {}

아까 클래스 목록을 얻는 코드에서 SampleProtocol 프로토콜을 채택한 타입을 찾아봅시다.

struct Runtime {
    ...   
    static var classList: [any SampleProtocol.Type] {
        guard let (classesPtr, numberOfClasses) = classPtrInfo else { return [] }
        defer { classesPtr.deallocate() }

        let superCls = SampleScanType.self
        var classes = [any SampleProtocol.Type]()

        for i in 0 ..< numberOfClasses {
            let cls: AnyClass = classesPtr[i]
            if class_getSuperclass(cls) == superCls,
            case let cls as any SampleProtocol.Type = cls {
                classes.append(cls)
            }
        }

        return classes
    }
}

클래스에서 Super Class의 타입을 가져와 준비한 Super Class와 타입이 일치하는지 비교합니다. class_getSuperclass(Source Code)는 Super Class가 있으면 해당 Super Class 타입을 반환하고, 없으면 nil을 반환합니다. 준비한 Super Class와 비교하여 타입 캐스팅을 덜 하게 되어 비용이 줄어듭니다.

또한, 별도의 문자열이 아닌 강타입 언어의 특성을 활용하여 안전하게 클래스 목록을 얻을 수 있습니다.

참고자료