05장 async와 Deferred

1. 주요 개념 정리

1.1 async 함수란?

Deferred를 반환하는 코루틴 빌더 함수.

public fun CoroutineScope.launch(  
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,  
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,  
    block: suspend CoroutineScope.() -> Unit  
): Job {  
    val newContext = newCoroutineContext(context)  
    val coroutine = if (start.isLazy)  
        LazyStandaloneCoroutine(newContext, block) else  
        StandaloneCoroutine(newContext, active = true)  
    coroutine.start(start, coroutine, block)  
    return coroutine  
}
 
public fun <T> CoroutineScope.async(  
    context: CoroutineContext = EmptyCoroutineContext,  
    start: CoroutineStart = CoroutineStart.DEFAULT,  
    block: suspend CoroutineScope.() -> T  
): Deferred<T> {  
    val newContext = newCoroutineContext(context)  
    val coroutine = if (start.isLazy)  
        LazyDeferredCoroutine(newContext, block) else  
        DeferredCoroutine<T>(newContext, active = true)  
    coroutine.start(start, coroutine, block)  
    return coroutine  
}

launch와 유사한 코루틴 빌더 함수입니다. 둘은 반환하는 값의 유형이 다르다는 큰 차이점이 있습니다. launch의 경우 Job 을 반환하고, async 는 Job의 일종인 Deferred 를 반환합니다. 그렇다면 Deferred는 무엇일까요?

1.2 Deferred 란?

실행 결과를 받아 볼 수 있는 Job

public interface Deferred<out T> : Job {  
  
    public suspend fun await(): T  
  
    public val onAwait: SelectClause1<T>  
  
    @ExperimentalCoroutinesApi  
    public fun getCompleted(): T  
    
    @ExperimentalCoroutinesApi  
    public fun getCompletionExceptionOrNull(): Throwable?  
}

Deferred는 Job 을 상속받아 만들어진 interface 입니다. Job의 경우, 코루틴 작업 결과를 반환할 수 없고, 작업 종료, 취소 정도의 상태만 파악할 수 있죠. Deferred<T>는 결과값을 한번 감싸는 역할을 하여, 코루틴 작업 결과가 어떻게 끝났는지 알 수 있게 해줍니다.

2. 코루틴 결과값 받기

2.1. async-await 를 사용하여, 코루틴 결과값 받기

fun main() = runBlocking<Unit> {  
    val networkDeferred: Deferred<String> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(1000L)  
        return@async "서버: \"OK!\""  
    }  
    val result = networkDeferred.await()  
    println(result)  
}

서버: "OK!"

앞서 배웠던 async 함수를 통해서 String 을 반환하는 함수를 만들어봤습니다. 네트워크 요청을 보낸 상황을 가정하고 만들었는데요. 1초 뒤에 “서버: “OK!""라는 문구를 반환하도록 했습니다. async 함수 context에 Dispatchers.IO 를 넣어, 입출력 환경에서 실행되게 하고, delay(1000L) 을 사용해 약 1초간 지연이 발생하는 상황을 재현했습니다.

await 를 실행하는 시점에 위 코루틴이 실행되고, 결과는 1초 뒤에 출력됩니다.

3. 코루틴 결과값 여러개 받기

만약 여러 코루틴 작업 결과물을 한번에 받으려면 어떻게 해야할까요? 예를 들어서, 여러 네트워크 요청을 보내고, 모든 응답을 받아야 하는 경우를 생각해보겠습니다.

3.1. await 를 사용하여, 코루틴 결과값 받기

fun main() = runBlocking<Unit> {  
    val startTime = System.currentTimeMillis()  
    val interparkDeferred: Deferred<Array<String>> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(2000L)  
        arrayOf("장원영", "안유진")  
    }  
    val participantList1: Array<String> = interparkDeferred.await()  
  
    val yes24Deferred: Deferred<Array<String>> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(1000L)  
        arrayOf("카리나")  
    }  
    val participantList2: Array<String> = yes24Deferred.await()  
  
    val participantCount = participantList1.size + participantList2.size  
    println("[${getElapsedTime(startTime)}] 참여자 수: $participantCount")  
}

여러 티켓 판매 사이트 서버에 콘서트 참여자 목록을 요청한 상황을 예시로 코드를 만들어 보았습니다. 첫번째 코루틴에서는 파티 참여자가 누구인지 찾는데에 2초간 지연이 있고, 두번째 코루틴에서는 1초간 지연이 발생하도록 설정했습니다. 각 Deferred에 await 를 걸어, 마지막 줄에서 참여자 수를 출력하도록 했습니다. 동시에, getElapsedTime 함수를 통해 각 코루틴이 실행된 시간을 출력하도록 했습니다.

[지난 시간: 3018ms] 참여자 수: 3

결과는 총 세분이 참석하시는 걸로 보이네요. 그리고 소요시간은 2000ms 가 아닌, 3018ms 였습니다.

gitGraph
	commit id: " "
	commit id: "interparkDeferred.async"
	branch Default-Dispatcher-worker-1
	checkout Default-Dispatcher-worker-1
	commit id: "delay(2000L)"
	checkout main
    commit id: "❌yes24Deferred.async❌" type: HIGHLIGHT
	merge Default-Dispatcher-worker-1 id: "interparkDeferred.await"
	commit id: "yes24Deferred.async"
    branch Default-Dispatcher-worker-2
	checkout Default-Dispatcher-worker-2
	commit id: "delay(1000L)"
	checkout main
	merge Default-Dispatcher-worker-2 id: "yes24Deferred.await"

await 함수는 결과값을 받을 때까지 코루틴을 일시 중단시키기 때문에, participantList1 을 받은 이후에 다음 yes24Deferred.await() 가 실행되었습니다.

3.2. await 를 사용하여, 코루틴 결과값 받기

fun main() = runBlocking<Unit> {  
    val startTime = System.currentTimeMillis()  
    val interparkDeferred: Deferred<Array<String>> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(2000L)  
        arrayOf("장원영", "안유진")  
    }  
    val yes24Deferred: Deferred<Array<String>> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(1000L)  
        arrayOf("카리나")  
    }  
  
    val participantList1: Array<String> = interparkDeferred.await()  
    val participantList2: Array<String> = yes24Deferred.await()  
  
    val participantCount = participantList1.size + participantList2.size  
    println("[${getElapsedTime(startTime)}] 참여자 수: $participantCount")  
}

이번에는 await 함수 호출 위치를 변경해보았습니다. 두 코루틴이 실행된 이후에 await 함수를 호출하여, 결과값을 받도록 변경하였습니다.

[지난 시간: 2012ms] 참여자 수: 3

이번에는 3018ms 가 아닌, 2012ms 가 걸렸습니다. runBlocking 블록 흐름을 일시 중단시키는 await 함수를 코루틴 실행 이후로 미루었기 때문에, 두 코루틴이 동시에 실행되었고, 결과값을 받는 시간이 줄어든 것입니다.

위 코드를 순서로 나타내면, 다음과 같습니다.

gitGraph
	commit id: " "
	commit id: "interparkDeferred.async"
	branch Default-Dispatcher-worker-1
	checkout Default-Dispatcher-worker-1
	commit id: "delay(2000L)"
	checkout main
	commit id: "yes24Deferred.async"
	branch Default-Dispatcher-worker-2
	checkout Default-Dispatcher-worker-2
	commit id: "delay(1000L)"
	checkout main
	merge Default-Dispatcher-worker-2 id: "yes24Deferred.await"
	merge Default-Dispatcher-worker-1 id: "interparkDeferred.await"
	commit id: "결과 출력"

위와 같이 확인해야할 서버가 두 곳이라면 좋겠지만, 열 군데라면 어떨까요? 백 군데, 혹은 그 이상이라면, await를 줄줄이 나열하는 것은 코드 가독성을 해칠게 뻔합니다.

awaitAll 을 통해, 여러 개의 Deferred 를 받아 한번에 결과값을 받을 수 있습니다.

3.2. awaitAll 을 사용하여, 코루틴 결과값 받기

awaitAll 함수는 여러 개의 Deferred 를 받아, 모든 결과값을 받을 때까지 기다립니다.

public suspend fun <T> awaitAll(vararg deferreds: Deferred<T>): List<T> =  
    if (deferreds.isEmpty()) emptyList() else AwaitAll(deferreds).await()

fun main() = runBlocking<Unit> {  
    val startTime = System.currentTimeMillis()  
    val interparkDeferred: Deferred<Array<String>> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(2000L)  
        arrayOf("장원영", "안유진")  
    }  
    val yes24Deferred: Deferred<Array<String>> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(1000L)  
        arrayOf("카리나")  
    }  
  
    val participantLists: List<Array<String>> = awaitAll( interparkDeferred, yes24Deferred)  
    val participantCount = participantLists.flatMap { it.toSet() }.size  
  
    println("[${getElapsedTime(startTime)}] 참여자 수: $participantCount")  
}

이전 코드에서 await 함수의 나열을 awaitAll 함수로 대체하였습니다. awaitAll 함수는 여러 개의 Deferred 를 받아, 모든 결과값을 받을 때까지 기다립니다.

위 코드를 실행한 결과는 다음과 같습니다.

[지난 시간: 2007ms] 참여자 수: 3

처리 시간도 2007ms 로, 이전과 동일한 결과를 얻었습니다.

awaitAll 함수를 사용하면, 여러 개의 Deferred 를 한번에 받을 수 있어 코드 가독성이 높아지니, 여러 개의 결과값을 받아야 할 때는 awaitAll 함수를 사용하는 것이 좋습니다.

4. withContext

지금까지 async-await 를 통해 코루틴 결과값을 받는 방법을 알아보았습니다.

4.1. withContext 로 async-await 대체하기

fun main() = runBlocking<Unit> {  
    val networkDeferred: Deferred<String> = async(Dispatchers.IO) {  
        delay(1000L)  
        return@async "서버: \"OK!\""  
    }  
    val result = networkDeferred.await()  
    println(result)  
}

서버: "OK!"

async-await 를 사용하여, 코루틴 결과값을 받는 방법은 우리가 지금까지 사용해왔던 방법입니다. async 함수로 코루틴을 생성하면, CoroutineDispatcher가 작업 대기열에 해당 코루틴을 보관하다가 실행할 스레드가 생기면 해당 스레드에 코루틴을 실행시킵니다.

다만, await 함수를 실행하고 있기 때문에, 순차적으로 실행되는 것을 볼 수 있습니다.

fun main() = runBlocking<Unit> {  
    val result: String = withContext<String>(Dispatchers.IO) {  
        delay(1000L)  
        "서버: \"OK!\""  
    }  
    println(result)  
}
 

서버: "OK!"

withContext 함수를 사용하여, async-await 와 비슷한 기능을 구현할 수 있습니다. 하지만 동작 방식은 완전히 다릅니다.

withContext 함수는 새로운 코루틴을 생성하지 않고, 새로 실행하게 된 CoroutineContext에 따라 코드 블록을 실행합니다. 즉, withContext 의 람다는 현재 코루틴을 유지한 채로 새로운 스레드에서 실행됩니다.

4.2. withContext 와 async-await 비교

Feature	withContext	async-await
기본 목적	컨텍스트 전환을 통한 코루틴 블록 내에서의 작업 처리	비동기 작업을 시작하고 결과를 기다리기 위해 사용
반환 값	지정된 컨텍스트에서 실행된 블록의 결과 반환	Deferred<T> 객체 반환, await() 호출 시 결과 반환
사용 형태	withContext(Dispatchers.IO) { ... } 형식	async { ... }와 await() 형식
동작 방식	새로운 코루틴을 생성하지 않고, 지정된 디스패처에서 실행	새로운 코루틴을 생성하여 비동기 작업 수행
병렬 처리	기본적으로 병렬 처리를 하지 않음	병렬로 여러 비동기 작업을 수행 가능
오버헤드	새로운 코루틴을 생성하지 않아 오버헤드가 적음	코루틴 생성 오버헤드가 있음
코드 가독성	간단한 컨텍스트 전환에 적합	여러 비동기 작업이 있을 때 가독성이 좋음
사용 예시	I/O 작업이나 특정 스레드에서 실행할 때 사용	여러 비동기 작업의 결과를 동시에 받아야 할 때 사용
에러 처리	try-catch 블록을 통해 일반적인 예외 처리 가능	await() 사용 시 예외를 처리해야 함
컨텍스트 전환	스레드를 전환하여 코드 블록을 실행	async로 생성된 각 코루틴이 비동기적으로 실행됨
공유 자원 접근	withContext 블록 내에서 안전하게 공유 자원 접근 가능	async 블록 내에서 안전하게 접근하되 동기화 필요

5. Q&A

5.1. withContext에서는 왜 블록 내에서 안전하게 공유 자원 접근 가능한가?

• 각 작업은 sharedList에 요소를 추가하지만, 동기화가 되어 있지 않습니다.

• 이 경우, 여러 코루틴이 동시에 sharedList에 접근하여 요소를 추가하기 때문에, 예상한 1000개의 요소가 리스트에 추가되지 않을 수 있습니다.

• 결과적으로 리스트의 크기가 1000이 아닌 작은 값이 나올 수 있으며, 이는 동시 접근으로 인해 발생하는 문제입니다.

• 04장 코루틴 빌더와 Job
• 06장 코루틴 빌더와 Job