[WWDC 2021] Meet async/await in Swift

What's new in Swift 영상을 보다가 async/ await 문법을 새롭게 소개하더군요 ..!

 

doc를 통해 먼저 정리했던 적이 있는데 영상을 보면서 복습하는 겸, 다시 한번 이해가 잘 안간 actor 부분을 다시 공부해보려구 합니다 !!

아래 비디오와 doc를 보는 것을 강력히 추천드립니다요 

 

https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2021/10132

Meet async/await in Swift - WWDC21 - Videos - Apple Developer

https://docs.swift.org/swift-book/LanguageGuide/Concurrency.html

Concurrency — The Swift Programming Language (Swift 5.6)

 

우선 sync와 async의 차이에 대해 설명합니다.

thread를 생성할때 첫번째의 경우(sync) 각 메서드 수행이 끝날때까지 기다려야 합니다.
하지만 아래 thread처럼 prepareThumnail 메서드에 completionHandler를 사용한다면 이 메서드가 끝나기 전까지 다른 메서드들을 자유롭게 수행할 수 있죠. prepareThumnail는 handler로 끝났음을 알릴 수 있고요 

 

이 외에도 delegate를 사용한 비동기 등 다양한 비동기 API들이 있습니다. completionHandler는 비동기 API 중 하나죠

모든 비동기 API에 대해 공통점이 있습니다. 메서드를 호출할때, thread를 블락시키지 않고 다른 작업을 수행하도록 하는 것입니다. 

 

예시를 봅시다.

위의 예시는 각 cell에 대한 image를 호출하는 상황입니다. UIImage를 반환하기까지의 과정을 함께 보겠습니다.

첫번째로 url string으로 부터 thumbnailURLRequest를 호출합니다. 
URLRequest가 생성 될 것입니다.

두번째로 URLRequest는 dataTask로부터 data를 얻습니다. 

그리고 data로부터 UIImage를 얻습니다.

그리고 받은 image로부터 cell의 thumbnail 를 render합니다.

각각의 작업은 전 단계에 의존합니다. 즉 전단계가 먼저 수행되어야 자신이 정상 수행 될 수 있다는 것이지요 .

아래 두개의 메서드는 data를 빠르게 받아 올 수 있습니다. 하지만 회색 표시된 메서드는 모든 데이터를 다운로드하고 image를 구성하는데 시간이 오래 걸리는 메서드입니다. 
이러한 작업들을 위해 비동기 API는 필요로 됩니다. 

아래 코드는 위의 flow를 작성한 코드입니다. 하지만 여기에는 문제점이 있습니다.
fetchThumnail 호출자는 fetchThumnail 메서드 수행이 끝났을때 만약 실패했더라도 알려지길 바랍나디. 하지만 현재 guard 안에 호출자를 떠나는 중입니다. 

 Guard let else return을 통해 completion에 fail을 전달해야 하지만 까먹을 수도 있죠. 그러면 fetchThumnail은 이에 대한 알림을 받지 못하고 계속 spin 되는 ui가 나타날 것입니다. completionHandler에 구현하지 않음에 따라 swift error handling 메커니즘을 이용하지 못할 수도 있습니다. 
항상 swift check가 작동하여 보장받길 바라지만 swift에서 이것을 강제할 방법이 없습니다. 

이를 해결하기 위해 result type을 사용 할 수 있습니다. 전보다 더 안전해졌지만 더 코드가 더러워졌죠 ㅠ

그래서 async/await 문법이 해결해주고자 탄생하였습니다.
Async/await를 사용한 코드를 다시 봐 봅시다.

한눈에 보아도 코드가 훨씬 더 간단해졌죠 ? 

비동기 함수를 나타날때 async 키워드를 붙여줍니다. 
그리고 비동기 함수를 호출하는 코드에 await 키워드를 붙여줍니다.

 

await가 붙은 함수는 suspend가 있을지 모른다는 것을 나타냅니다. 비동기 함수에서 suspend란 무엇을 의미할까요 ?

fetchThumnail 함수를 호출할때 thumbnailURLRequest를 호출할 것이고 이 작업을 하는데 thread는 완전히 사로잡힐 것입니다. 그리고 thumbnailURLRequest가 끝나고 error를 발생하든 값을 리턴하든 다시 fetchThumbnail로 control을 넘길 것입니다. 이것이 일반적인 함수가 스레드 control을 포기할 수 있는 유일한 방법입니다.

하지만 비동기적인 함수를 호출할 경우 조금 다릅니다. 함수가 끝날 경우 control을 넘기지만 일반 함수와 달리 완전히 다른 방식으로 스레드 제어를 포기할 수 있습니다. 즉, suspending입니다.

일반함수와 같이 control을 쓰레드에게 넘깁니다. 

그리고 suspend가 끝났을때 다시 재개하도록 합니다. 

하지만 await를 쓴다고 해서 함수가 반드시 suspend 된다는 의미는 아닙니다. 

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또 다른 예시는 Doc에서 가져와봤습니다.

let photoNames = await listPhotos(inGallery: “Summer Vacation”)
let sortedNames = photoNames.sorted()
let name = sortedNames[0]
let photo = await downloadPhoto(named: name)

show(photo)

listPhotos(inGallery:)와 downloadPhoto(named:) 함수 모두 네트워크 요청이 필요하기 때문에 완료하는데 오랜 시간이 소요됩니다. async를 사용해 비동기로 만들면 이 함수가 준비될때까지 기다리는 동안 나머지 코드가 계속 실행될 수 있습니다.

 

아래는 위의 예제에 대해 가능한 실행 순서 중 하나입니다. 
1. 코드는 첫번째 라인에서 시작되고 첫번째 await 을 만납니다.  listPhotos(inGallery:) 함수를 호출하고 해당 함수가 return 되기를 기다리는 동안 실행을 일시중단합니다.

2. 이 코드의 실행이 일시중단되는 동안, 같은 프로그램 안에 있는 다른 concurrent code 가 실행됩니다.
예를들어 long-running background task가 포토 갤러리의 목록을 계속 업데이트 하고 있을 수 있겠습니다.
위 task 도 마찬가지로 다음 suspension point (await이 표시된)를 만날 때 까지 실행될 것 입니다. 
 
3. listPhotos(inGallery:) 가 return을 한 후에, 코드는 이 시점부터 실행을 계속합니다. photoNames 프로퍼티에 반환된 값을 할당합니다.
 
4. sortedNames과 name을 정의하는 코드는 일반적인 synchronous code 입니다. 이 라인들에는 await 표시된 곳이 없으므로 가능한 suspension points 가 없습니다.
 
5. downloadPhoto(named:) function 을 콜할 때, await 이 표시되었습니다. 이 코드는 다른 concurrent code 한테 실행될 기회를 주면서 function이 return 될 때 까지 실행을 다시 중단합니다. 
 
6. downloadPhoto(named:) 가 return 된 후에, return value가 photo 프로퍼티에 할당되고 photo를 argument로 pass 하며 show(_:) 를 콜합니다. 

코드에서 possible suspension points 는 await 으로 marked 되고 
이는 asynchronous function이 return될 때 까지 current piece of code가 실행이 중지될 수 있음을 나타냅니다.
이것은  yielding the thread (스레드 양보)라 할수 있는데 왜냐하면 화면 뒤에서 현재 스레드에서 코드의 실행을 중단하고 현재 스레드 내 다른 코드를 돌릴 수 있기 때문입니다. await가 붙은 코드는 중지될 수 있기 때문에 프로그램 내 아래와 같은 프로그램의 특정 위치에서만 다른 비동기 함수를 호출할 수 있습니다.

 

이는 for 문에서도 사용 가능합니다.

Asynchronous Sequences

전 섹터에서 listPhotos(inGallery:) 함수는 전체 배열이 준비가 되었을때 이를 한번에 리턴했습니다. 
또 다른 접근 방식은 비동기 시퀀스를 사용하여 한 번에 컬렉션의 한 요소를 기다리는 것입니다. 비동기 시퀀스에 대한 반복은 다음과 같습니다.

import Foundation

let handle = FileHandle.standardInput
for try await line in handle.bytes.lines {
    print(line)
}

 

일반적인 for-in 루프를 사용하는 대신에 예제에서는 for과 await를 같이 사용합니다. 비동기 함수를 호출할때와 비슷하게 await를 쓰는것은 중지점이 될 수 있음을 나타냅니다. for -await -in 루프는 잠재적으로 각 반복의 시작에서 다음 요소가 이용가능해질때까지 실행을 중지합니다. For-in 루프가 Sequence 프로토콜을 순응해야 했던것 처럼 for -await -in 루프는 AsyncSequence를 순응해야 합니다.

 

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await로 suspend되었을때 아래 코드는 transaction으로 실행되지 않습니다. 하지만 아래 코드는 다른 스레드에서 수행될 수 있습니다. 이에 대한 이슈는 https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2021/10133를 참고하세요

Protect mutable state with Swift actors - WWDC21 - Videos - Apple Developer

Summary
1. async 함수를 suspend 합니다.
2. await async 함수가 suspend 될수 있음을 표시합니다.
3. suspend되는 동안 해당 thread는 다른 작업을 자유롭게 수행합니다.
4. async 함수가 resume되면 async 함수로부터 결과가 반환됩니다.

다른 곳에서 async/await를 사용 하는 예시를 봐봅시다.
Testing code입니다. 

thumnailView를 구성하고 있는 image 코드입니다. 각 아이디를 통해 이미지를 비동기적으로 가져올 수 있습니다.

이 부분을 비동기적으로 변환시 아래와 같습니다. 하지만 complier 에러가 발생하는데요 onApear 함수는 sync 클로저로 async 키워드를 붙일 수 없습니다. 

이에 대한 해결책으로 async 함수인 Task를 사용합니다. 
async Task는 클로저의 작업을 패키지화하고 global DispatchQueue의 비동기 함수와 같이 사용 가능한 next 스레드에서 즉시 실행할 수 있도록 시스템으로 보냅니다.
이것의 주요한 이점은 async 코드가 sync context안에서 호출될 수 있다는 점입니다.

또는 core data에서 data를 handling하는 예시에서도 역시

 

Core data에서 completion Handler로 가져온 데이터를 getPersistentPosts에 리턴할 것입니다. 이것을 continuation이라고 합니다.

 

다시 코드로 봐 봅시다. withCheckedThrowingContinuation 함수를 통해 continuation으로 받아온 값을 가져올 수 있습니다.

continuation은 간단한 방법이지만 주의사항(contract)가 있습니다. 
resum은 모든 path에 한번 꼭 사용되어야 합니다. 하지만 한 path에 여러번 호출될 경우 런타임 에러를 호출할 것입니다. 

 

 

Task와 Action은 다음 세션을 보고 정리해보겠습니다 .. Concurrency 세션이 정말 많더군요 다 하나 하나 읽어 봐야겠습니다 ..!