🍎 WWDC21: Meet async/await in Swift

🍎 WWDC21: Meet async/await in Swift

• 비동기 함수의 공통점
  • 호출하면 작업 시작 후 스레드의 차단을 빠르게 해제
    • 장기 실행 작업이 완료되는 동안 스레드가 다른 작업 수행 가능

 

Completion Handle Example

• 일부 작업에 시간이 걸림
  • prepareThumbnail
  • dataTask
• 완료 시, completionHandler를 통해 결과 반환
  • 하지만 실패 시에는 어떠한 알림도 받을 수 없음
    • 이미지가 보여지지 않고 무한 로딩

• 네 가지 작업을 동기적으로 처리하되 그 내부의 두 작업은 비동기적으로 처리
  • 코드의 의도를 명확하게 파악하기 어렵다는 문제가 있었음
    • 이를 위해 Result Type을 활용함

• Result Type을 통해 의식적으로 에러를 보내줄 수 있게됨
  • 하지만 여전히 코드를 직관적으로 이해하기 어렵다는 문제가 있음
    • 이를 해결하고자 async / await이 등장함

 

Async/await Example

• 기본 개념
  • async
    • 함수가 비동기임을 명시
  • await
    • async로 명시된 함수를 호출
      • 그렇다고 꼭 비동기 함수를 호출할 때 사용하는 것은 아님
        • maybeImage?.thumbnail 처럼 비동기적 속성을 받아올 때도 사용 가능
    • 비동기 작업이 일시중단될 수 있음을 의미
• 함수 정의
  • async 키워드를 통해 함수 자체가 비동기임을 명시
    • 함수의 형태가 좀 더 간단해짐
  • async 키워드는 항상 throws 바로 앞
    • 에러가 없다면 → 앞에 존재
  • 비동기 함수가 성공한다면 명시해준 데이터 타입의 결과값 반환
  • 실패한다면 그저 에러를 던짐 (throws)
  • ex) func fetchTumbnail(for id: String) async throws → UIImage
• Completion Handler와의 비교
  • Completion Handler에 비해 비교적 단순한, 직관적인 코드 사용 가능
  • 순서대로 수행되어야 하는 네 작업이 순서대로 나열됨
    • 코드의 의도를 보다 명확하게 파악할 수 있음

func fetchThumbnail(for id: String) async throws -> UIImage {
    let request = thumbnailURLRequest(for: id)  
    
    // 비동기 처리 -> 스레드 바로 해제
    // try : throws의 Error를 받아오기 위해 사용 
    // await : async로 명시된 함수를 호출하기 위해 사용
    // 표현식에 여러 비동기 함수 호출이 있는 경우, await은 한 번만 사용해줘도 됨
    // == 여러 개의 에러를 던지는 함수에 대해 한 번의 try만 사용하는 것과 같은 느낌 
    let (data, response) = try await URLSession.shared.data(for: request)
    
    // 데이터 완료 시 현재 함수로 돌아와 다음 작업을 시작함
    // 만약 위 try 결과로 에러가 던져진다면 에러가 발생함
    // 결과를 성공적으로 받아왔다면 (data, response)에 값이 들어감
    // URLSession의 dataTask 메서드에서 전달된 completionHandler가 호출되었을 때와 유사
    // 하지만 await는 좀 더 간단하면서 직관적임 (반환된 값을 변수에 할당해! / 문제 생김 에러 띄워)
    guard (response as? HTTPURLResponse)?.statusCode == 200 else { throw FetchError.badID }
    
    // 다운로드한 데이터로 UIImage 생성
    let maybeImage = UIImage(data: data)
    
    // 성공 시, 해당 이미지의 썸네일 렌더링 수행 
    // 이 때에도 await을 통해 스레드 바로 해제 -> 다른 작업 가능
		// 성공 시 썸네일 반환 / 실패 시 에러 발생 
		// .thumbnail이 비동기이기 때문에 await 사용
    guard let thumbnail = await maybeImage?.thumbnail else { throw FetchError.badImage }
    return thumbnail
}

 

Async Properties

• Swift 5.5부터 타입 프로퍼티의 getter에도 throw 사용 가능
• 타입 프로퍼티의 setter에는 async 사용 불가
  • 오로지 getter에만 사용 가능

await works in for loops

• for문을 비동기적으로 처리 가능
• 요소를 비동기적으로 처리한다는 점을 제외하고는 일반적인 for문과 동일

 

1. 일반적인 함수 호출 시, 스레드의 제어권이 함수로 넘어옴. 이 때, 스레드는 해당 함수를 수행하는데 사용됨
2. 결과적으로 값을 반환하거나 에러 발생 시, 제어권이 함수로 다시 넘어옴
3. finishing을 통해 제어권이 포기되며 모든 작업이 종료됨

1. 비동기 함수 호출 시 해당 함수에 스레드 제어권 부여
2. 비동기 작업 수행동안 스레드 제어 포기
3. 함수에 제어권을 다시 부여하는 대신, 시스템에 스레드에 대한 제어권을 부여
4. 함수도 일시정지 ⇒ 시스템이 스레드를 자유롭게 사용해 다른 작업 수행 가능 : await
5. 현재 수행되어야 할 가장 중요한 작업 비동기 작업이라고 판단되면 시스템을 재개 : resume
6. 해당 비동기 함수가 다시 스레드를 제어하고 해당 작업을 계속함
   1. 이후에도 여러 번 일시정지 가능
   2. 반면, 일시정지 자체가 필요없을 수 있음
      1. async로 표시된다고 항상 일시정지되는 것은 아님
      2. await이 있다고 함수가 반드시 일시정지되는것도 아님
7. 비동기 작업 이후, 스레드에 대한 제어권을 함수에게 다시 부여해줌

func fetchThumbnail(for id: String) async throws -> UIImage {
    let request = thumbnailURLRequest(for: id)  
    
    // 비동기 메서드 호출 -> 스레드 실행 중지
    // 시스템에 스레드 제어권 부여 및 시스템에 URLSessiond의 작업 일정 예약
    // 스레드에 대한 제어권을 시스템이 가지기 때문에 바로 시작되지 않을 수 있음
    // 대신 스레드를 다른 용도로 사용할 수 있음 
    // 해당 비동기 작업 완료 후, fetchThumbnail로 돌아옴
    // - 함수가 일시정지인 상태에서 다른 작업을 수행할 수 있으므로 비동기 작업을 await로 표시함
    // - 또한, await 키워드는 코드 블록이 하나의 트랜잭션으로 실행되지 않음을 의미 
    let (data, response) = try await URLSession.shared.data(for: request)

    guard (response as? HTTPURLResponse)?.statusCode == 200 else { throw FetchError.badID }
    
    let maybeImage = UIImage(data: data)
   
    guard let thumbnail = await maybeImage?.thumbnail else { throw FetchError.badImage }
    return thumbnail
}

await 키워드를 통한 하나의 코드 블럭 내 트랜잭션이 분리됨

 

async/await facts

• async는 함수가 비동기적으로 실행될 수 있음을 의미하는 키워드
  • = 해당 함수가 일시정지 될 수 있음
  • 호출자도 일시정지가 되므로 호출자도 비동기여야 함
• 비동기 작업 내에서 일시정지를 할 위치 지정을 위해 await 키워드 사용
• 비동기 작업이 일시정지되는 동안 스레드는 차단되지 않음
  • 시스템이 다른 작업을 할 수 있음
    • 앱 상태가 변할 수 있음을 의미
• 비동기 함수 재시작 시, 비동기 함수 결과로 반환된 데이터가 원래 함수로 유입되고 중단된 부분부터 이어서 실행됨

 

Testing async code

• XCTest는 기본적으로 비동기 지원
  • 비동기 코드가 동기처럼 쉽게 작성되길 원했기 때문

• 비동기가 아닌 Context 내에서는 비동기 함수 호출 불가
• onAppear는 일반 클로저를 사용
  • 동기와 비동기를 연결해주는 매개체가 필요하게 됨
    • 이 때, Task로 비동기 작업을 감싸줌

재빌드 시 에러 메시지 사라짐

• Task를 통해 동기 작업 내에서 비동기 작업을 호출할 수 있게됨

 

CompletionHandler ⇒ Async

Swift 5.5 이전까지의 방식

Swift 5.5부터 가능한 방식

• 비동기 작업은 호출과 동시에 결과가 반환되지 않으므로 함수명에서 get을 쓰지않는 것이 좋음

 

Async alternatives and continuations

• 활용 함수

func getPersistentPosts(completion: @escaping ([Post], Error?) -> Void) {       
    do {
        let req = Post.fetchRequest()
        req.sortDescriptors = [NSSortDescriptor(key: "date", ascending: true)]
        let asyncRequest = NSAsynchronousFetchRequest<Post>(fetchRequest: req) { result in
            // 완료 후 completionHandler로 결과 반환 
            completion(result.finalResult ?? [], nil)
        }
        try self.managedObjectContext.execute(asyncRequest)
    } catch {
        completion([], error)
    }
}

Async/await을 반영해 사용해보자

• 문제점
  • getpersistentPosts의 결과를 가져와 뭘 할 수가 없어 함수가 더 진행되지 않음
• 필요한 해결방법
  • getPersistentPosts의 결과를 persistentPosts의 함수가 일시정지된 위치로 반환해주어야함
  • 또한, 호출자도 일시정지된 상태로 적절한 시점에 올바른 데이터를 사용해 작업을 재개할 수 있게 해주어야함

• CompletionHandler를 가져와 결과를 통해 다시 시작하는 resume이 없음

• 결국 우리가 원하는 결과를 위해서는 이러한 형태로 만들어주어야함
• 이를 위해 withCheckedThrowingContinuation을 사용
  • 에러를 반환하는 Completion Handler를 가져올 수 있음
  • 중지된 비동기 함수를 재개하는데 사용할 수 있음
• 에러가 없는 상황이라면 withCheckedContinuations 사용

func persistentPosts() async throws -> [Post] {       
    typealias PostContinuation = CheckedContinuation<[Post], Error>
    // getPersistentposts에 대한 호출을 기다리도록 함 
    return try await withCheckedThrowingContinuation { (continuation: PostContinuation) in
        self.getPersistentPosts { posts, error in
		        // 결과가 온다면 현재 일시정지된 함수를 resume 시킴 
            if let error = error { 
                continuation.resume(throwing: error) 
            } else {
                continuation.resume(returning: posts)
            }
        }
    }
}

• ⚠️ 주의사항
  • resume은 모든 경로에서 오로지 한 번만 호출
    • resume이 없는 경우, warning
    • resume이 여러 개일 경우, 두 번째 호출에서 에러가 발생

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