NSAttributedString Performance Optimization

안녕하세요. 그린입니다 🍏

UITextView나 UILabel에서 수천 줄의 텍스트를 다룰 때 앱이 버벅이거나 메모리가 터지는 경험 있으신가요?

이번 포스팅에서는 NSAttributedString의 성능 최적화에 대해 다뤄보겠습니다.

Apple 엔지니어의 공식 답변을 토대로 방법들을를 정리해봤어요.

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Attribute Dictionary는 자동으로 중복 제거

가장 먼저 알아야 할 사실은 NSAttributedString은 내부적으로 동일한 attribute dictionary를 자동으로 uniquify합니다.

Apple 엔지니어의 공식 답변

2015년, Apple의 TextKit 엔지니어 Aki Inoue가 공식 확인해준 대목이 있습니다.

Memory optimization of NSAttributedString

 

"Yes, NSAttributedString does unique attribute dictionaries."

 

 

실험으로 확인해볼까요?

func testAttributeUniquification() {
    var array = [NSAttributedString]()
    let fontManager = NSFontManager.shared
    
    // 30개의 NSAttributedString 생성 - 동일한 속성 반복
    for index in 1...30 {
        var font = NSFont(name: "Times", size: 12.0)!
        font = fontManager.convert(font, toHaveTrait: .boldFontMask)
        
        if index % 3 == 0 {
            font = fontManager.convert(font, toHaveTrait: .italicFontMask)
        }
        
        let para = NSMutableParagraphStyle()
        para.lineSpacing = 1.4
        para.alignment = .center
        
        let attrStr = NSAttributedString(
            string: "Para \(index)", 
            attributes: [.font: font, .paragraphStyle: para]
        )
        array.append(attrStr)
    }
    
    // 중복 확인
    var uniqueFonts = Set<NSFont>()
    var uniqueParas = Set<NSParagraphStyle>()
    
    for attrStr in array {
        attrStr.enumerateAttributes(in: NSRange(location: 0, length: attrStr.length), 
                                   options: []) { attrs, _, _ in
            if let font = attrs[.font] as? NSFont { uniqueFonts.insert(font) }
            if let para = attrs[.paragraphStyle] as? NSParagraphStyle { uniqueParas.insert(para) }
        }
    }
    
    print("Fonts: \(uniqueFonts.count), Paragraphs: \(uniqueParas.count)")
    // 결과: Fonts: 2, Paragraphs: 1
    // 30개가 아니라 2개/1개만 생성됨!
}

 

동일한 attributes를 반복 생성해도 시스템이 알아서 재사용하므로 별도 캐싱 불필요합니다.

 

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NSTextStorage 메모리 증가 방지

NSTextStorage를 subclass할 때 가장 흔한 실수입니다.

 

이슈 코드

// ❌ 메모리 증가
class MyTextStorage: NSTextStorage {
    private var storage = NSMutableAttributedString()  // ⚠️ 이슈
    
    override var string: String {
        return storage.string
    }
    
    override func attributes(at location: Int, effectiveRange range: NSRangePointer?) 
        -> [NSAttributedString.Key : Any] {
        return storage.attributes(at: location, effectiveRange: range)
    }
    
    override func replaceCharacters(in range: NSRange, with str: String) {
        storage.replaceCharacters(in: range, with: str)
        edited(.editedCharacters, range: range, changeInLength: str.count - range.length)
    }
    
    override func setAttributes(_ attrs: [NSAttributedString.Key : Any]?, range: NSRange) {
        storage.setAttributes(attrs, range: range)
        edited(.editedAttributes, range: range, changeInLength: 0)
    }
}

 

20KB 이상 텍스트 → 메모리 기가바이트 단위 증가

 

해결 방법

// ✅ 솔루션
class MyTextStorage: NSTextStorage {
    private var storage = NSTextStorage()  // NSTextStorage를 backing store로
    
    override var string: String {
        return storage.string
    }
    
    override func attributes(at location: Int, effectiveRange range: NSRangePointer?) 
        -> [NSAttributedString.Key : Any] {
        return storage.attributes(at: location, effectiveRange: range)
    }
    
    override func replaceCharacters(in range: NSRange, with str: String) {
        beginEditing()  // 필수
        storage.replaceCharacters(in: range, with: str)
        edited(.editedCharacters, range: range, changeInLength: (str as NSString).length - range.length)
        endEditing()    // 필수
    }
    
    override func setAttributes(_ attrs: [NSAttributedString.Key : Any]?, range: NSRange) {
        beginEditing()
        storage.setAttributes(attrs, range: range)
        edited(.editedAttributes, range: range, changeInLength: 0)
        endEditing()
    }
}

 

핵심 3가지가 아래와 같아요.

1. NSTextStorage를 backing store로 사용 (NSAttributedString ❌)
2. beginEditing()/endEditing() 반드시 호출
3. String → NSString 캐스팅 (Emoji 등 처리)

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beginEditing/endEditing로 레이아웃 최적화

이슈

// ❌ 비효율적 - 매번 레이아웃 재계산
func applySyntaxHighlighting() {
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.blue], range: keywordRange1)   // 레이아웃 계산
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.blue], range: keywordRange2)   // 레이아웃 계산
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.green], range: stringRange)    // 레이아웃 계산
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.gray], range: commentRange)    // 레이아웃 계산
}

 

최적화

// ✅ 효율적 - 한 번만 레이아웃 계산
func applySyntaxHighlighting() {
    beginEditing()  // "편집 시작" 플래그
    
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.blue], range: keywordRange1)
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.blue], range: keywordRange2)
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.green], range: stringRange)
    setAttributes([.foregroundColor: UIColor.gray], range: commentRange)
   
    endEditing()  // 이제 한 번만 레이아웃 재계산
}

 

성능 차이: 4번 계산 → 1번 계산 = 4배 빠름

 

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Syntax Highlighting 커서 점프 해결

NSTextStorage에서 syntax highlighting 구현 시 커서가 문서 끝으로 점프하는 문제가 있습니다.

 

이슈 원인

class HighlightingTextStorage: NSTextStorage {
    override func processEditing() {
        applySyntaxHighlighting()  // ⚠️ 여기서 attributes 변경
        super.processEditing()     // → 커서 점프
    }
}

processEditing() 안에서 attributes를 변경하면 두 번째 layout pass가 시작되며 selection이 엉뚱한 곳으로 이동합니다.

 

해결 방법: didChangeNotification 활용

class SyntaxHighlighter {
    private weak var textView: NSTextView?
    private var subscription: NSObjectProtocol?
    
    init(textView: NSTextView) {
        self.textView = textView
        
        // 편집 완료 후에 highlighting
        self.subscription = NotificationCenter.default.addObserver(
            forName: NSText.didChangeNotification,
            object: textView,
            queue: nil
        ) { [weak self] _ in
            self?.applyHighlighting()
        }
    }
    
    func applyHighlighting() {
        guard let textStorage = textView?.textStorage else { return }
        
        textStorage.beginEditing()
        // Syntax highlighting 수행
        textStorage.endEditing()
    }
}

 

• processEditing() 밖에서 실행 → 별도 layout pass
• Selection 점프 없음
• 코드가 더 명확

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enumerateAttribute 최적화

// ❌ 느림 - 모든 attributes 조회
attributedString.enumerateAttributes(in: range, options: []) { attrs, range, stop in
    if let font = attrs[.font] as? UIFont {
        // font 처리
    }
}

// ✅ 빠름 - font만 조회
attributedString.enumerateAttribute(.font, in: range, options: []) { value, range, stop in
    if let font = value as? UIFont {
        // font 처리
        stop.pointee = true  // 찾았으면 종료!
    }
}

 

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HTML 변환은 Background에서

// ✅ UI 블로킹 방지
func loadHTML(_ htmlString: String, completion: @escaping (NSAttributedString?) -> Void) {
    DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
        let data = htmlString.data(using: .utf8)
        let options: [NSAttributedString.DocumentReadingOptionKey: Any] = [
            .documentType: NSAttributedString.DocumentType.html
        ]
        
        let attrString = try? NSAttributedString(data: data!, 
                                                options: options, 
                                                documentAttributes: nil)
        
        DispatchQueue.main.async {
            completion(attrString)
        }
    }
}

 

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Copy의 핵심

// Mutable → Immutable 변환
let mutableStr = NSMutableString(string: "Hello")
let immutableCopy = mutableStr.copy() as! NSString

// 이제 mutate 불가능
(immutableCopy as! NSMutableString).append("World")  // 💥 크래시!

copy attribute는 안전성 보장이 목적 (성능 최적화 아님)

 

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Conclusion

NSAttributedString 가장 중요화된 최적화 핵심은 네가지로 함축할 수 있습니다.

1. Attribute Dictionary 자동 중복 제거 - 별도 캐싱 불필요
2. NSTextStorage는 NSTextStorage로 delegate - 메모리 폭발 방지
3. beginEditing/endEditing 활용 - 레이아웃 재계산 최소화
4. Syntax highlighting은 didChangeNotification - 커서 점프 방지

만약 텍스트 성능 문제가 생기면 이 부분을 먼저 확인해보면 어떨까요?

 

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References

WWDC18 - Videos - Apple Developer

NSTextStorage | Apple Developer Documentation

NSAttributedString | Apple Developer Documentation

Memory optimization of NSAttributedString

Sub-Classing NSTextStorage Causes Significant Memory Issues

NSAttributedString performance is worse under iOS 8