프로미스

1. 비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

프로미스는 전통적인 콜백 패턴이 가진 단점을 보완, 비동기 처리 시점을 명확하게 표현하기 위해 ES6에 도입되었다.

1.1 콜백 헬

비동기 함수(=함수 내부에 비동기로 동작하는 코드를 포함한 함수)를 호출하면 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드가 완료되지 않았다고 해도 기다리지 않고 즉시 종료된다.
즉, 비동기로 동작하는 코드는 그 비동기 함수가 종료된 이후에 완료된다.

let g = 0;

// 비동기 함수인 setTimeout 함수는 콜백 함수의 처리 결과를 외부로 반환하거나
// 상위 스코프의 변수에 할당하지 못한다.
setTimeout(() => { g = 100; }, 0);
console.log(g); // 0

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try {
  setTimeout(() => { throw new Error('Error!'); }, 1000);
} catch (e) {
  // 에러를 캐치하지 못한다
  console.error('캐치한 에러', e);
}

예를 들어 setTimeout 함수는 비동기함수이므로, setTimeout 함수가 종료된 후 실제 작동 (g = 100;)이 이루어져, 콘솔을 찍었을 때 해당 함수의 작업을 적용시키지 못한다. (이벤트 루프에 의함)

이처럼, 비동기 함수는 (1)비동기 처리 결과를 외부에 반환할 수 없고, (2)상위 스코프의 변수에 할당할 수도 없다.
따라서 비동기 함수의 처리 결과(서버의 응답 등)에 대한 후속 처리는 비동기 함수 내부에서 수행해야 한다.

문제는 연속적인 GET 요청이나 이에 대한 각각의 조건부 함수(이전 스탭의 비동기 처리 성공 유무에 따른 처리)등을 작업하다보면, 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상이 발생한다. 이를 콜백 헬[Callback Hell]이라 한다.

get('/step1', a => {
  get(`/step2/${a}`, b => {
    get(`/step3/${b}`, c => {
      get(`/step4/${c}`, d => {
        console.log(d);
      });
    });
  });
});

이러한 콜백 헬은 가독성을 저하하고 휴먼에러를 발생시킨다.

2. 프로미스의 생성

Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스(Promose 객체)를 생성한다. (표준 빌트인 객체)

// 프로미스 생성
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  // Promise 함수의 콜백 함수 내부에서 비동기 처리를 수행한다.
  if (/* 비동기 처리 성공 */) {
    resolve('result');
  } else { /* 비동기 처리 실패 */
    reject('failure reason');
  }
});

Promise 생성자 함수가 인수로 전달받은 콜백 함수 내부에서 비동기 처리를 수행한다. 이때 비동기 처리가 성공하면 콜백 함수의 인수로 전달받은 resolve 함수롤 호출하고, 실패하면 reject 함수를 호출한다.

Promise는 아래와 같은 상태 정보를 갖는다

• pending :
  • 의미: 비동기 처리가 아직 수행되지 않은 상태.
  • 상태 변경 조건: 프로미스가 생성된 직후 기본 상태
• fulfilled :
  • 비동기 처리가 수행된 상태(=settled 상태) (성공)
  • resolve 함수 호출
• rejected :
  • 비동기 처리가 수행된 상태(=settled 상태) (실패)
  • reject 함수 호출

이처럼 프로미스의 상태는 resolve 또는 reject 함수를 호출하는 것으로 결정된다.
한 번 settled 상태가 되면 다른 상태로 변화되는 것은 불가능하다.

프로미스는
1) 비동기 처리가 성공하면 pending 상태에서 fulfilled 상태로 변화한 뒤 -> 비동기 처리 결과를 값으로 갖는다.
2) 비동기 처리가 실패하면 프로미스는 pending 상태에서 rejected 상태로 변화한 뒤 -> 비동기 처리 결과인 Error 객체를 값으로 갖는다.

즉, 프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체다.

3. 프로미스의 후속 처리 메서드

then, catch, finally

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 후속 처리 메서드에 인수로 전달한 콜백 함수가 선택적으로 호출되며, 이때 후속 처리 메서드의 콜백 함수에 프로미스의 처리 결과가 인수로 전달된다.
모든 후속 처리 메서드는 프로미스를 반환하며, 비동기로 동작한다.

then
then 메소드는 두 개의 콜백 함수를 인자로 전달 받는다. 첫 번째 콜백 함수는 성공(fulfilled, resolve 함수가 호출된 상태) 시 호출되고 두 번째 함수는 실패(rejected, reject 함수가 호출된 상태) 시 호출된다.
then 메소드는 Promise를 반환한다.

// fulfilled
new Promise(resolve => resolve('fulfilled'))
  .then(v => console.log(v), e => console.error(e)); // fulfilled

// rejected
new Promise((_, reject) => reject(new Error('rejected')))
  .then(v => console.log(v), e => console.error(e)); // Error: rejected

catch
예외(비동기 처리에서 발생한 에러와 then 메소드에서 발생한 에러)가 발생하면 호출된다. catch 메소드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받으며, 마찬가지로 Promise를 반환한다.

// rejected
new Promise((_, reject) => reject(new Error('rejected')))
  .catch(e => console.log(e)); // Error: rejected

finally
한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받으며, 프로미스의 성공/실패 여부와 상관없이 무조건 한 번 호출된다. (공통적으로 수행해야 할 처리 내용이 있을 때 유용함). 마찬가지로 Promise를 반환한다.

new Promise(() => {})
  .finally(() => console.log('finally')); // finally

이런 식으로 쓸 수 있다.

const promiseGet = url => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('GET', url);
    xhr.send();

    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        // 성공적으로 응답을 전달받으면 resolve 함수를 호출한다.
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        // 에러 처리를 위해 reject 함수를 호출한다.
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

// promiseGet 함수는 프로미스를 반환한다.
promiseGet('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1')
  .then(res => console.log(res))
  .catch(err => console.error(err))
  .finally(() => console.log('Bye!'));

4. 프로미스의 에러 처리

비동기 처리 결과에 대한 후속 처리는 프로미스가 제공하는 후속 처리 메서드 then, catch, finally를 사용해서 수행한다. 비동기 처리에서 발생한 에러는 두 가지 방법으로 처리할 수 있다.

1) then 메서드의 두 번째 콜백 함수로 처리
2) 프로미스의 후속 처리 메서드 catch를 사용해 처리

const wrongUrl = 'https://jsonplaceholder.typicode.com/XXX/1';
// 부적절한 URL이 지정되었기 때문에 에러가 발생한다.

// 1)
promiseGet(wrongUrl).then(
  res => console.log(res),
  err => console.error(err)
); // Error: 404

// 2)
promiseGet(wrongUrl)
  .then(res => console.log(res))
  .catch(err => console.error(err)); // Error: 404

이 때, catch 메서드는 내부적으로 then(undefined, onRejected)을 호출하기 때문에 위의 두번째 예제는 내부적으로 아래처럼 처리되는 것과 같다.

promiseGet(wrongUrl)
  .then(res => console.log(res))
  .then(undefined, err => console.error(err)); // Error: 404

그러나 첫번째 예제나 바로 위의 코드처럼 then 메서드의 두 번째 콜백 함수를 사용해 에러 처리를 하는 경우 아래와 같은 문제가 발생한다.
1) 가독성이 떨어짐
2) then 메서드의 첫 번째 콜백 함수에서 발생하는 에러를 캐치하지 못함

따라서 에러 처리는 then 메서드가 아닌 catch 메서드에서 하는 것을 권장한다.

5. 프로미스 체이닝

프로미스의 후속 처리 메서드 then, catch, finally를 통해 콜백 헬을 해결해보자.

const url = 'https://jsonplaceholder.typicode.com';

// id가 1인 post의 userId를 취득
promiseGet(`${url}/posts/1`)
  // 취득한 post의 userId로 user 정보를 취득
  .then(({ userId }) => promiseGet(`${url}/users/${userId}`))
  .then(userInfo => console.log(userInfo))
  .catch(err => console.error(err));

이렇게 연속적으로 프로미스를 호출하는 것을 프로미스 체이닝이라고 한다.
다만, 프로미스는 콜백 헬은 발생하지 않아도 여전히 콜백 패턴을 사용하는데, 콜백 패턴 자체가 가독성이 좋지 않기 때문에 ES8에서 도입된 async/await를 사용하는 것을 더욱 추천한다.

6. 프로미스의 정적 메서드

Promise는 주로 생성자 함수로 사용되지만 함수도 객체이므로 메서드를 가질 수 있다. 5가지 정적 메서드를 제공한다.

Promise.resolve/Promise.reject

• 존재하는 값을 Promise로 래핑하기 위해 사용
• Promise.resolve 메소드는 인자로 전달된 값을 resolve하는 Promise를 생성한다.
• Promise.reject 메소드는 인자로 전달된 값을 reject하는 프로미스를 생성한다.

// 배열을 resolve하는 프로미스를 생성
const resolvedPromise = Promise.resolve([1, 2, 3]);
resolvedPromise.then(console.log); // [1, 2, 3]

// 위 코드와 동일하게 동작한다
const resolvedPromise = new Promise(resolve => resolve([1, 2, 3]));
resolvedPromise.then(console.log); // [1, 2, 3]

// 에러 객체를 reject하는 프로미스를 생성
const rejectedPromise = Promise.reject(new Error('Error!'));
rejectedPromise.catch(console.log); // Error: Error!

// 위 코드와 동일하게 동작한다
const rejectedPromise = new Promise((_, reject) => reject(new Error('Error!')));
rejectedPromise.catch(console.log); // Error: Error!

Promise.all

• 여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬 처리할 때 사용함.

const requestData1 = () => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(1), 3000));
const requestData2 = () => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const requestData3 = () => new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(3), 1000));

// 세 개의 비동기 처리를 순차적으로 처리
const res = [];
requestData1()
  .then(data => {
    res.push(data);
    return requestData2();
  })
  .then(data => {
    res.push(data);
    return requestData3();
  })
  .then(data => {
    res.push(data);
    console.log(res); // [1, 2, 3] ⇒ 약 6초 소요
  })
  .catch(console.error);


// 세 개의 비동기 처리를 병렬로 처리
Promise.all([requestData1(), requestData2(), requestData3()])
  .then(console.log) // [ 1, 2, 3 ] ⇒ 약 3초 소요
  .catch(console.error);

Promise.all 메서드는 모든 프로미스가 fulfilled 상태가 되면 resolve된 처리 결과를 모두 배열에 저장해 새로운 프로미스를 반환한다.
이 때 첫 번째 프로미스가 이후 프로미스보다 더 늦게 처리될지라도 처리 순서(배열 순서)가 보장되며, 인수로 전달받은 배열의 프로미스 중 하나라도 rejected 상태가 되면 나머지 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리지 않고 즉시 종료한다.

Promise.race
Promise.all 메소드와 동일하게 프로미스가 담겨 있는 배열 등의 이터러블을 인자로 전달 받는다. 그리고 Promise.race 메소드는 Promise.all 메소드처럼 모든 프로미스를 병렬 처리하는 것이 아니라 가장 먼저 처리된 프로미스가 resolve한 처리 결과를 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다. (즉, 1등으로 처리되는 걸 반환함)
인수로 전달받은 배열의 프로미스 중 하나라도 rejected 상태가 되면 나머지 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리지 않고 즉시 종료한다.

Promise.allSettled
Promise.all 메소드와 동일하게 프로미스가 담겨 있는 배열 등의 이터러블을 인자로 전달 받는다. 그리고 전달받은 프로미스가 모두 settled 상태가 되면 처리 결과를 배열로 반환하는데, 이 때 fulfilled/rejected 상태와 관계없이 모든 처리 결과를 반환한다.

7. 마이크로태스크 큐

setTimeout(() => console.log(1), 0);

Promise.resolve()
  .then(() => console.log(2))
  .then(() => console.log(3));

프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 태스크 큐가 아니라 마이크로태스크 큐에 저장되며, 마이크로태스크 큐는 태스크큐보다 우선순위가 높다.
즉, 이벤트 루프는 콜 스택이 비면 먼저 마이크로태스크 큐에서 대기하고 있는 함수를 가져와 실행한다. 이후 마이크로태스크 큐가 비면 태스크 큐에서 대기하고 있는 함수를 가져와 실행한다.
따라서 위의 코드는 2->3->1 순으로 콘솔이 찍힌다.