study: Javascript | 숨참고 deep dive (45) Promise

자바스크립트는 비동기 처리를 위한 하나의 패턴으로 콜백 함수를 사용한다
하지만 콜백 패턴은 가독성이 좋지 않으며 비동기 처리 중 발생한 에러 처리가
곤란하다
여러 개의 비도익 처리를 한 번에 처리하는 데도 한계가 있다

ES6 에서는 비동기 처리를 위한 또 다른 패턴으로 프로미스를 도입했다
프로미스는 전통적 콜백 패턴이 가진 단점을 보완하며
비동기 처리 시점을 명확히 표현할 수 있는 장점을 갖는다

비동기 처리 콜백 패턴의 단점

콜백 헬

비동기 함수를 호출하면 함수 내부 비동기 코드가 완료되지 않았다 해도
기다리지 않고 즉시 종료된다
비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드는 비동기 함수가 종료된 이후에 완료된다
비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드에서 처리 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프의 변수에 할당하면 기대한 대로 동작하지 않는다
따라서 비동기 함수의 처리 결과는 비동기 함수 내부에서 수행해야 한다
이 때 비동기 함수를 범용적으로 사용하기 위해 비동기 함수에 비동기 처리 결과에 대한
후속 처리를 수행하는 콜백 함수를 전달하는 것이 일반적이다
필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와
비동기 처리가 실패하면 호출될 콜백 함수를 전달할 수 있다

콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 비동기 함수가
비동기 처리 결과를 가지고 또다시 비동기 함수를 호출해야 한다면 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상이 발생
이를 콜백 헬이라 한다

에러 처리의 한계

콜백 패턴의 가장 큰 문제점은 에러 처리가 곤란하다는 것이다

try {
	setTimeout(() => {throw new Error('error')}, 1000)
} catch (e) {
	console.error('error', e)
}

비동기 함수의 콜백 함수는 태스크 큐로 들어가고
다른 함수들의 실행 컨텍스트가 모두 종료 후 실행된다
이 것은 setTimeout 의 콜백 함수를 호출한 것이 setTimeout 이 아님을 의미한다

하지만 에러는 호출자 방향으로 전파된다
콜 스택의 아래 방향으로 전파 되는 것
하지만 비동기 콜백 함수의 호출자는 비동기 함수가 아니다
콜 스택의 모든 실행 컨텍스트가 비어졌을 때 실행되기 때문

이를 극복하기 위해 ES6 에서 프로미스가 도입되었다

프로미스의 생성

Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스 객체를 생성한다
ES6 에서 도입된 Promise 는 호스트 객체가 아닌 ECMAScript 사양에 정의된
표준 빌트인 객체다
Promise 생성자 함수는 비동기 처리를 수행할 콜백 함수를 인수로 전달받는데
이 콜백 함수는 resolve 와 reject 함수를 인수로 전달받는다

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

const promiseGet = url => {
	return new Promise((resolve, reject) => {
    	const xhr = new XML HttpRequest()
      	xhr.open('GET', url)
      	xhr.send()
      
      	xhr.onload = () => {
        	if (xhr.status === 200) {
            	reolve(JSON.parse(xhr.response))
            } else {
            	reject(new Error(xhr.status))
            }
        }
    })
}

promiseGet('https://...')

비동기 함수인 promiseGet 은 함수 내부에서 프로미스를 생성하여 반환한다
비동기 처리는 promiseGet 생성자 함수가 인수로 전달받은 콜백 함수 내부에서 수행한다
비동기 처리가 성공하면 결과를 resolve 에
실패하면 에러를 reject 에 인수로 전달하면서 호출한다

프로미스는 다음과 같은 현재 비동기 처리 상태 정보를 갖는다

프로미스 상태	의미	상태 변경 조건
pending	비동기 처리 수행 전	프로미스 생성 직후 기본 상태
fulfiled	비동기 처리 성공	resolve 함수 호출
rejected	비동기 처리 실패	reject 함수 호출

생성 직후 상태는 기본적으로 status 가 pending (result 는 undefined)
비동기 처리가 성공하여 resolve 함수가 호출되면 프로미스 status가 fulfilled (result 는 value)
비동기 처리가 실패하여 reject 함수가 호출되면 프로미스 status 가 rejected (result 는 error)

비동기 처리의 결과가 성공인지 실패인지와 상관 없이 처리 결과가 정해진 상태를
settled 상태라고 한다
settled 가 아닌 상태를 pending 이라고 한다

프로미스 후속 처리 메서드

프로미스 처리 결과에 따라 후속 처리 메서드가 있다

.then() 은 처리 성공 시 실행할 콜백 함수 실행, 인자로 처리 결과 값을 갖는다
.catch() 는 처리 실패 시 에러 핸들링, 인자로 처리 결과 에러를 갖는다
.finally() 는 처리 결과와 상관 없이 then 혹은 catch 이후 settled 상태에서 마지막으로 실행될 콜백 함수를 받는다

Promise.prototype.then

then 메서드는 두 개의 콜백 함수를 인수로 받는다
1. 프로미스가 fulfilled 상태 (resolve 함수가 호출된 상태) 가 되면 호출되고 프로미스 비동기 처리 결과 값을 인수로 받는다
2. 프로미스가 rejected 상태 (reject 함수가 호출된 상태) 가 되면 호출되고 프로미스의 에러를 인수로 받는다

Promise.prototype.catch

catch 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 받는다
catch 메서드의 콜백 함수는 프로미스가 reejcted 상태인 경우에만 호출된다
catch 메서드는 then(undefined, onReject) 와 동일하게 작동한다

Promise.prototype.finally

finally 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 받는다
프로미스의 성공, 실패 여부와 상관 없이 한 번 호출된다

Promise 메서드는 처리 결과로 언제나 프로미스 객체를 반환한다

프로미스의 에러 처리

비동기 콜백 패턴은 에러 처리가 곤란하다는 문제가 있다
프로미스는 에러를 문제 없이 처리할 수 있다

then 메서드의 두 번째 인자로 전달된 콜백 함수 (rejected 상태의 콜백 함수)
는 fulfilled 상태의 콜백 함수의 에러는 처리할 수 없다는 문제가 있다
catch 메서드를 사용하면 fulfilled 상태의 콜백 함수에서 발생하는 에러도 처리 가능
때문에 가독성을 위해서도 then 은 fulfilled 용으로 사용하고
catch 를 rejected 용으로 사용하는 편을 권장

프로미스 체이닝

비동기 처리 콜백 패턴의 콜백 헬이 발생하는 문제를
프로미스는 then, catch, finally 후속 처리 메서드를 통해 해결한다

다만 프로미스도 콜백 패턴을 사용하므로 콜백 함수를 사용하지 않는 것이 아니다
때문에 프로미스 헬이 발생할 수 있음

ES8 에서 도입된 async/await 를 통해 해결할 수 있다
async/await 패턴은 후속 처리 메서드 없이
프로미스의 결과를 마치 동기 처리처럼 반환하도록 구현할 수 있는 장점이 있다

프로미스의 정적 메서드

Promise 는 주로 생성자 함수로 사용되지만 함수도 객체이므로 메서드를 가질 수 있다
Promise 는 정적 메서드 5가지를 제공한다

Promise.resolve / Promise.reject

resolve 메서드는 인수로 전달 받은 값을 resolve 하는 프로미스를 생성한다

reject 메서드는 인수로 전달 받은 값을 reject 하는 프로미스를 생성한다

Promise.all

Promise.all 메서드는 여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬 처리할 때 사용한다
순서를 보장할 필요가 없는 비동기 처리를 여러번 해야할 때 사용한다

각각의 비동기 처리의 순서를 보장하기 위해서는 각각의 비동기 처리의 완료를
다음 비동기 처리가 기다려야 하기 때문에 성능면에서 손실이 일어난다
하지만 Promise.all 메서드를 사용하면 병렬로 처리 후
각각의 처리 결과를 순서에 맞춰 배열로 반환한다
배열로 각각의 비동기 처리 메서드를 전달하여 사용할 수 있다

const f1 = () => new Promise(res => setTimeout(() => resolve(1), 3000))
const f2 = () => new Promise(res => setTimeout(() => resolve(2), 2000))
const f1 = () => new Promise(res => setTimeout(() => resolve(3), 1000))

Promise.all(f1(), f2(), f3()).then(console.log) // [1, 2, 3]

Promise.all 메서드는 인수로 전달받은 배열의 프로미스가 하나라도
reject 상태가 되면 나머지 프로미스의 상태와 상관 없이 즉시 종료한다

Promise.race

Promise.race 메서드는 Promise.all 메서드와 동일하게 프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 받는다
race 메서드는 all 처럼 모든 결과를 기다리는 것이 아니라
가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve 하는
새로운 프로미스를 반환한다
all 과 마찬가지로 하나라도 rejected 상태가 되면 바로 함수가 종료되고, 발생한 에러를 reject 하는 새로운 프로미스를 즉시 반환한다

Promise.allSettled

Promise.allSettled 메서드는 프로미스를 요소로 갖는 배열등의 이터러블을 인수로 전달 받는다
전달 받은 프로미스가 모두 settled 상태(비동기 처리가 수행된 상태) 가 되면
처리 결과를 배열로 반환한다 (settled 는 성공, 실패 여부와 관계 없이 실행된 상태)
ES11 에서 도입된 Promise.allSettled 는 대부분의 브라우저에서 지원한다

Promise.allSettled 는 처리 성공 후의 값 혹은 실패 후 에러로 이루어진 배열을 반환한다

프로미스가 fulfilled 상태인 경우 비동기 처리 상태를 나타내는 status 프로퍼티와 처리 결과를 나타내는
value 프로퍼티를 갖는다
프로미스가 rejected 상태인 경우 비동기 처리 상태를 나타내는 status 프로퍼티와 에러를 나타내는 reason 프로퍼티를 갖는다

마이크로 태스크 큐

프로미스의 후속 처리 메서드도 비동기로 동작하지만 프로미스의 콜백은 일반 태스크 큐보다 우선순위가 높은
마이크로 태스크 큐에 저장된다
태스크 큐는 마이크로 태스크 큐가 모두 비워진 후에야 콜 스택으로 갈 수 있다

fetch

fetch 함수는 XMLHttpRequest 객체와 마찬가지로 HTTP 요청 전송 기능을 제공하는 클라이언트 사이드 Web API 다

XMLHttpRequest 보다 사용법이 간단하고 프로미스를 지원하기 떄문에
비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점에서 자유롭다

fetch 함수는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 Promise 객체를 반환한다