Intro: 비동기적 프로그래밍 테크닉들

Yodi.Song·2021년 5월 18일

코틀린의 코루틴 제대로 사용하기

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코틀린 공식문서를 번역 및 정리한 것입니다

Asynchronous programming techniques

Threading

fun postItem(item: Item) {
    val token = preparePost()
    val post = submitPost(token, item)
    processPost(post)
}

fun preparePost(): Token {
    // makes a request and consequently blocks the main thread
    return token
}

preparePost 가 오래걸리는 작업이여서 ui를 block하는 상황일때, 우리는 이것들을 다른 스레드에서 실행시키므로써 해결할 수 있다. 이것은 매우 보통의 테크닉이지만 몇가지 결점이 있다.

Threading의 결점

Threads aren't cheap.
- Threads require context switches which are costly.
Threads aren't infinite.
- The number of threads that can be launched is limited by the underlying operating system. In server-side applications, this could cause a major bottleneck.
Threads aren't always available.
- Some platforms, such as JavaScript do not even support threads
Threads aren't easy.
- Debugging threads, avoiding race conditions are common problems we suffer in multi-threaded programming.

Callbacks

callbacks는 어떤 함수의 파라미터로 또 다른 함수를 가지고 특정 프로세스가 완료되었다면 발동된다.

fun postItem(item: Item) {
    preparePostAsync { token ->
        submitPostAsync(token, item) { post ->
            processPost(post)
        }
    }
}

fun preparePostAsync(callback: (Token) -> Unit) {
    // make request and return immediately
    // arrange callback to be invoked later
}

쓰레딩보다 훨씬 더 그럴듯해보이지만 여전히 몇가지 이슈들이 있다.

Callbacks의 결점

nested callbacks의 어려움. (a.k.a 콜백 지옥)
- 실행결과를 외부로 리턴할 수 없다
- 중첩된 콜백으로 가독성이 매우매우 떨어진다. 코드 모양이 크리스마스 트리같아서 크리스마스 트리라 부르기도 한다

에러 핸들링이 불편하다.
- The nesting model makes error handling and propagation of these somewhat more complicated.

이러한 이유로 Callbacks는 JS에서 이벤트 루프를 사용할때 꽤 자주 사용되는데 심지어 거기서도 사람들은 promise나 reactive extensions로 많이 갈아탔다.

Futures, promises, and others

futures or promises(언어에 따라 용어 다름 )는 콜백을 할때 언젠가 promise라는 객체와 함께 반환될꺼라는 약속

promis는 값으로 다룰 수 있다. promise는 실행결과값을 담은 promise를 리턴해서 다음 then으로 전달가능하다.

fun postItem(item: Item) {
    preparePostAsync()
        .thenCompose { token ->
            submitPostAsync(token, item)
        }
        .thenAccept { post ->
            processPost(post)
        }

}

fun preparePostAsync(): Promise<Token> {
    // makes request and returns a promise that is completed later
    return promise
}

Promise의 결점

이런 접근은 우리가 프로그래밍하는 방법에서 일련의 변화들을 요구한다. 특히

Different programming model.
- callbacks과 마찬가지로 이것을 적용하기 위해 프로그래밍 모델은 top-down 명령 방식(imperative approach)에서 chained calls를 사용하는 구성 모델(compositional model)로 이동한다. 루프, 예외처리 등 전통적인 프로그램 구조들은 더이상 이 모델에서 유효하지 않다.
Different APIs.
- Usually there's a need to learn a completely new API such as thenCompose or thenAccept, which can also vary across platforms.
Specific return type.
- 반환 유형은 우리가 실제로 필요한 데이터에서 멀어지고 대신 검사가 필요한 새로운 타입인 Promise를 반환한다.
Error handling can be complicated.
- 위와 같은 이유로 에러 처리들이 더이상 직접적이지 않다

Reactive extensions

"everything is a stream, and it's observable"

Rx의 기본 아이디어는 이제 데이터를 스트림(흐름들)로 생각하고 이런 스트림을 관찰하자는 것이다.

실직적으로 Rx는 단순하게 데이터를 작업할 수 있는 Observer 패턴의 확장버전이다.

다양한 언어에서 사용할 수 있고 나이스한 데이터 접근과 에러 핸들링을 제공한다.

Coroutines

비동기 코드 작업에 대한 코틀린의 접근 방식은 코루틴을 사용하는 것이다.

코루틴은 suspendable computation을 기본 개념으로 한다. 즉, 함수가 특정 시점에서 실행하던걸 일시중단하고 나중에 다시 시작할 수 있다는 개념이다.

하지만 개발자에게 무엇보다 매력적인 코루틴의 장점은 blocking 코드와 non-blocking 코드를 작성하든 프로그래밍 모델은 크게 달라지지 않는다는 것이다.

fun postItem(item: Item) {
    launch {
        val token = preparePost()
        val post = submitPost(token, item)
        processPost(post)
    }
}

suspend fun preparePost(): Token {
    // makes a request and suspends the coroutine
    return suspendCoroutine { /* ... */ }
}

이 코드는 메인 스레드를 blocking 하지않고 장기 실행 작업을 시작한다.

preparePost 는 suspendable function 라고 하고 함수 앖에 suspend가 붙는다. 이것은 함수가 특정 시점에 실행되다가 일시중지되고 다시 시작된다는 것을 의미한다.

함수의 정의는 동일하게 유지된다.
- 유일한 차이는 suspend 가 추가로 붙는 것이다. 하지만 리턴 타입은 우리가 원하는 것과 동일하게 반환된다.
함수 내부 코드 역시 동일하게 유지된다.
- launch 함수를 사용하는것 외에는 동기식 코드와 동일하게 다른 스페셜한 syntax 없이 top-down 방식으로 작성한다.
프로그래밍 모델과 API는 동일하게 유지된다.
- 루프, 예외 처리 등을 동일하게 사용할 수 있으며 완전히 새로운 API들을 배울 필요가 없다.
플랫폼 독립적이다.
- JVM, JS 또는다른 플랫폼을 대상으로 하든 코루틴 자체의 코드는 동일하다. 내부적으로 컴파일러가 각 플랫폼에 맞게 조정한다.

코루틴은 코틀린에서 자체적으로 개발한 새로운 개념이 아니다. 이것은 Go같은 다른 PL에서 존재해왔고 잘 사용되어 왔다.

하지만 주목해야 할 중요한 점은 코틀린에서는 suspend 키워드만 사용하면 대부분의 기능이 라이브러리에서 처리되기 때문에 추가적인 코드를 작성할 필요가 없다는 것이다. C#에서는 async 과 await 도 구문의 일부로 있지만 코틀린은 다르다.

Yodi.Song