프로미스 (Promise)

자바스크립트는 비동기 처리를 위한 하나의 패턴으로 콜백함수를 사용합니다.
하지만, 콜백 패턴은 콜백 헬로 인해 가독성이 나쁘고, 비동기 처리중 발생한 에러의 처리가 곤란하며 여러개의 비동기 처리를 한번에 처리하는데도 한계가 있습니다.

ES6에서는 비동기 처리를 위한 또다른 패턴으로 '프로미스 (Promise)'를 도입했습니다. 프로미스는 전통적인 콜백패턴이 가진 단점을 보완하며 비동기 처리 시점을 명확하게 표현 할 수 있는 장점이 있습니다.

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

예제

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const get = url => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.set('GET', url);
  xhr.send();
  
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
	// 서버의 응답을 콘솔에 출력한다.
      console.log(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
          console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
      }
    };
  }

get 함수는 비동기 함수입니다. 비동기 함수란 함수 내부에 비동기로 동작하는 코드를 포함한 함수를 말합니다.

비동기 함수를 호출하면 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드가 완료되지 않았다 하더라도 기다리지 않고 즉시 종료됩니다.

즉, 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드는 비동기 함수가 종료된 이후에 완료됩니다. 따라서, 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드에서 처리 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프에 변수에 할당하면 기대한 대로 동작하지 않습니다.

이처럼 비동기 함수는 비동기 처리 결과를 외부로 반환할 수 없고, 상위 스코프에 변수에 할당할 수도 없습니다. 따라서 비동기 함수의 처리결과 (서버의 응답)에 대한 후속 처리는 비동기 함수 내부에서 수행해야 합니다.

이 때, 비동기 함수를 범용적으로 사용하기 위해 비동기 함수에 비동기 처리결과에 대한 후속 처리를 수행하는 콜백함수를 전달하는 것이 일반적입니다.

필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백함수와 비동기 처리가 실패하면 호출될 콜백함수를 전달할 수 있습니다.

콜백 헬

예제

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const get =  (url, callback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();
  
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // 서버의 응답을 콜백 함수에 전달하면서 호출하여 응답에 대한 후속 처리를 한다.
      callback(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
          console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
       }
     }
}

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

// id가 1인 post의 userId를 취득
get(`${url}/posts/1`, ({userId}) => {
  console.log(userId); // 1
  // posts의 userId를 사용하여 user 정보를 취득
  get(`${url}/users/${userId}`, userInfo => {
    console.log(userInfo);
  });
});

위 예제를 보면 GET 요청을 통해 서버로부터 응답을 취득하고, 이 데이터를 사용하여 또 다시 GET 요청을 하게 됩니다. 콜백 헬은 가독성을 나쁘게 하며 실수를 유발하는 원인이 됩니다.

이처럼 콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과에 대한 후속처리를 수행하는 비동기 함수가 비동기 처리 결과를 가지고 또다시 비동기 함수를 호출해야 한다면 콜백함수의 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상이 발생하는데,
이를 콜백 헬 이라 합니.

에러 처리의 한계

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 문제점 중에서 가장 심각한 것은 에러처리가 곤란하다는 것입니다.

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

try 코드 블록 내부에서 호출한 setTimeout 함수는 1초후에 콜백함수를 실행하도록 타이머를 설정하고, 이 후 콜백함수는 에러를 발생시킵니다.
하지만 이 에러는 catch 코드 블록에서 캐치되지 않습니다.

그 이유를 알아보자.

비동기 함수인 setTimeout이 호출되면 setTimeout의 실행 컨텍스트가 생성되어 콜 스택에 푸시되어 실행된다. setTimeout은 비동기 함수이므로 콜백함수가 호출되는 것을 기다리지 않고 즉시 종료되어 콜스택에서 제거됩니다.

이 후 타이머가 만료되면 setTimeout의 콜백함수는 태스크 큐로 푸시되고 콜스택이 비어져 있을 때, 이벤트 루프에 의해 콜스택으로 푸시되어 실행됩니다.

setTimeout 함수의 콜백함수가 실행될때 setTimeout 함수는 이미 콜스택에서 제거된 상태입니다. 이것은 setTimeout 함수의 콜백함수를 호출한 것이 setTimeout 함수가 아니라는 것을 의미합니다.

에러는 호출자 (caller) 방향으로 전파됩니. 즉, 콜 스택의 아래방향 (실행중인 실행 컨텍스트가 푸시되기 직전에 푸시된 실행 컨텍스트 방향) 으로 전파됩니다.

하지만 앞에서 살펴본거와 같이 setTimeout의 콜백함수를 호출한 것은 setTimeout 함수가 아닙니다.

따라서 setTimeout의 콜백함수가 발생시킨 에러는 catch 블록에서 캐치되지 않습니다.

프로미스의 생성

Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스 (Promise 객체)를 생성합니다. ES6에서 도입된 Promise는 호스트 객체가 아닌 ECMAScript 사양에 정의된 표준 빌트인 객체입니다.

Promise 생성자 함수는 비동기 처리를 수행할 콜백 함수를 인수로 전달받는데, 이 콜백 함수는 resolve와 reject 함수를 인수로 전달받습니다.

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');
  }
});

비동기 처리가 성공하면 콜백함수의 인수로 전달받은 resolve 함수를 호출하고, 실패하면 reject 함수를 호출합니다.

앞에서 살펴본 비동기 함수 get을 프로미스를 사용해 다시 구현해보겠습ㅂ니다.

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const promiseGet = url => {
  return new Promsie((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));
       }
     };
 });
};

비동기 함수인 promiseGet은 함수 내부에서 프로미스를 생성하고 반환됩니다. 비동기 처리는 Promise 생성자 함수가 인수로 전달받은 콜백 함수 내부에서 수행합니다. 만약 비동기 처리가 성공하면 비동기 처리 결과를 resolve 함수에 인수로 전달하면서 호출하고, 비동기 처리가 실패하면 에러를 reject 함수에 인수로 전달하면서 호출합니다.

프로미스는 다음과 같이 현재 비동기 처리가 어떻게 진행되고 있는지를 나타내는 상태(state) 정보를 갖습니다.

pending : 비동기 처리가 아직 수행되지 않은 상태,
fulfilled : 비동기 처리가 수행된 상태 (성공)
rejected : 비동기 처리가 수행된 상태 (실패)

생성된 직후의 프로미스는 기본적으로 pending 상태입니다.
이 후, 비동기 처리가 수행되면 처리 결과에 따라, fulfilled, rejected 상태로 변경됩니다.

fulfilled 또는 rejected 상태를 settled 상태라고 합니다.
settled 상태는 pending이 아닌 상태로 비동기 처리가 수행된 상태입니다.

프로미스는 비동기 처리상태와 더불어 비동기 처리결과도 상태로 갖습니다.

즉, 프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체입니다.

프로미스의 후속 처리 메서드

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 이에 따른 후속 처리를 해야 합니다.

예를 들어 프로미스가 fulfilled 상태가 되면 프로미스의 처리 결과를 가지고 무언가를 해야 하고, 프로미스가 rejected 상태가 되면 프로미스의 처리 결과(에러)를 가지고 에러처리를 해야 합니다.

이를 위해 프로미스는 후속 메서드 then, catch, finally를 제공합니다.

프로미스의 비동기 처리상태가 변화하면 후속 처리 메서드에 인수로 전달한 콜백 함수가 선택적으로 호출됩니다.

이 때, 후속 처리 메서드의 콜백 함수에 프로미스의 처리 결과가 인수로 전달됩니다. 모든 후속 처리 메서드는 프로미스를 반환하며, 비동기로 동작합니다.

Promise.prototype.then

then 메서드는 두개의 콜백 함수를 인수로 전달받습니다.

• 첫 번째 콜백 함수는 프로미스가 fulfilled 상태가 되면 호출됩니다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 비동기 처리 결과를 인수로 전달받습니다.
• 두 번째 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태가 되면 호출됩니다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 에러를 인수로 전달받습니다.

즉, 첫 번째 콜백 함수는 비동기 처리가 성공했을 때 호출되는 성공 처리 콜백 함수이며, 두 번째 콜백 함수는 비동기 처리가 실패했을 때 호출되는 실패 처리 콜백 함수입니다.

// 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.log(e)); // Error: rejected

then 메서드는 언제나 프로미스를 반환합니다. 만약 then 메서드의 콜백 함수가 프로미스를 반환하면 그 프로미스를 그대로 반환하고, 콜백 함수가 프로미스가 아닌 값을 반환하면 그 값을 암묵적으로 resolve 또는 reject 하여 프로미스를 생성해 반환합니다.

Promise.prototype.catch

catch 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받습니다. catch 메서드의 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태인 경우에만 호출합니다.

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

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

catch 메서드는 then과 동일하게 동작합니다. 언제나 프로미스를 반환합니다.

Promise.prototype.finally

finally 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받습니다.
finally 메서드의 콜백 함수는 성공 또는 실패와 상관없이 무조건 한번 호출됩니다.

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

프로미스 체이닝

프로미스는 then, catch, finally 후속 처리 메서드를 통해 콜백 헬을 해결합니다.

then, catch, finally 후속 처리 메서드는 언제나 프로미스를 반환하므로, 연속적으로 호출할 수 있습니다. 이를 프로미스 체이닝 (promise chaining)이라고 합니다.

프로미스는 프로미스 체이닝을 통해 비동기 처리 결과를 전달받아 후속 처리 하므로 비동기 처리를 위한 콜백 패턴에서 발생하던 콜백 헬이 발생하지 않습니다.

다만 프로미스도 콜백 패턴을 사용하므로 콜백 함수를 사용하지 않는 것은 아닙니다.

콜백 패턴은 가독성이 좋지 않습니다. 따라서 ES8에서 도입된 async/await를 통해 해결할 수 있습니다. async/await를 사용하면 프로미스의 후속 처리 메서드 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스가 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있습니다.

fetch

fetch 함수는 XMLHttpRequest 객체와 마찬가지로 HTTP 요청 전송 기능을 제공하는 클라이언트 사이드 Web API입니다.

fetch 함수는 XMLHttpRequest 객체보다 사용법이 간단하고 프로미스를 지원하기 때문에 비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점에서 자유롭습니다.

fetch 함수는 비교적 최근에 추가된 Web API로서 인터넷 익스플로러를 제외한 대부분의 모던 브라우저에서 제공됩니다.

fetch 함수에는 HTTP 요청을 전송할 URL과 HTTP 요청 메서드, HTTP 요청 헤더, 페이로드 등을 설정한 객체를 전달합니다.

const promise = fetch(url, [, options])

fetch 함수는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 Promise 객체를 반환합니다.

fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1')
.then(response => console.log(response));

fetch 함수는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 프로미스를 반환하므로 후속 처리 메서드 then을 통해 프로미스가 resolve한 Response 객체를 전달받을 수 있습니다. Response 객체는 HTTP 응답을 나타내는 다양한 프로퍼티를 제공합니다.