Meet async/await in Swift (WWDC 2021)

[yyeonjju]

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

Swift는 이제 일반적으로 async/await로 알려진 패턴인 비동기 함수를 지원합니다. 함수가 일시 중지되면 어떤 일이 발생하는지 알아보고 기존 완료 핸들러를 비동기 함수에 적용하는 방법을 알아보세요.

썸네일 이미지를 fetching 하는 과정에서 발생하는 비동기 작업

이 작업에 대해 completionHandler를 사용했을 때와 async/await를 사용했을 때를 비교해보자

⭐️ completionHandler 사용했을 때

func fetchThumbnail(for id: String, completion: @escaping (UIImage?, Error?) -> Void) {
    let request = thumbnailURLRequest(for: id)
    let task = URLSession.shared.dataTask(with: request) { data, response, error in
        if let error = error {
            completion(nil, error)
        } else if (response as? HTTPURLResponse)?.statusCode != 200 {
            completion(nil, FetchError.badID)
        } else {
            guard let image = UIImage(data: data!) else {
                completion(nil, FetchError.badImage)
                return
            }
            image.prepareThumbnail(of: CGSize(width: 40, height: 40)) { thumbnail in
                guard let thumbnail = thumbnail else {
                    completion(nil, FetchError.badImage)
                    return
                }
                completion(thumbnail, nil)
            }
        }
    }
    task.resume()
}

• 어떤 작업을 누락했을 때
  • completion handler는 그저 클로저로 전달될뿐이고
  • 이게 모든 상황에서 호출되는 것은 swift가 체크해주거나 강제할 수 없다.

func fetchThumbnail(for id: String, completion: @escaping (Result<UIImage, Error>) -> Void) {
    let request = thumbnailURLRequest(for: id)
    let task = URLSession.shared.dataTask(with: request) { data, response, error in
        if let error = error {
            completion(.failure(error))
        } else if (response as? HTTPURLResponse)?.statusCode != 200 {
            completion(.failure(FetchError.badID))
        } else {
            guard let image = UIImage(data: data!) else {
                completion(.failure(FetchError.badImage))
                return
            }
            image.prepareThumbnail(of: CGSize(width: 40, height: 40)) { thumbnail in
                guard let thumbnail = thumbnail else {
                    completion(.failure(FetchError.badImage))
                    return
                }
                completion(.success(thumbnail))
            }
        }
    }
    task.resume()
}

• Result 타입으로 특정해준다고하더라도
  • .success 를 .failure로 실행해주었을 때(개발자의 코드 실수) 이미지 렌더링 못하고 로딩 스핀만 도는 상황이 벌어질 수 있다.

⭐️ async/await 를 사용했을 때

func fetchThumbnail(for id: String) async throws -> UIImage {
    let request = thumbnailURLRequest(for: id)  
    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
}

• async 키워드로 비동기 함수를 만들고
• 성공 하면 리턴값으로 UIImage 가 리턴된다.
• 만약 중간에 에러를 만나면 throw한다.

URLSession의 data(for:) 메서드는 비동기 함수!!

• awaitable 하기 때문에 호출되는 순간 그 작업은 suspend되고, 작업했던 스레드에서는 다른 작업들을 할 수 있게 된다.
  • awaitable하다? => 작업이 suspend 되고 스레드 제어권이 시스템에게 넘어간다. 작업했던 스레드에서는 다른 작업이 진행될 수도 있다.
  • URLSession의 dataTask(with:)메서드 : awaitable(X) completionHandler(O) 로 완료/에러 처리를 했다

data(for:) 메서드 호출 시 앞에 try가 붙는 이유

• data(for:) 메서드는 에러를 던지는 메서드 이기 때문

  • 여기서 에러가 나면 fetchThumbnain 함수에서 에러를 던지고
  • 작업이 성공하면 값을 리턴

• 이전에 “completionHandler 에서 어떻게 에러를 체크하고 명시적으로 completionHandler를 호출했는가”에 대한 모든게 이 “try”에 담겨있다)

  

data(for:)메서드의 작업(데이터 다운로딩)이 끝났으면, 다시 원래 작업했던 함수로 resume

• await해서 suspend했던 data(for:)메서드의 작업(데이터 다운로딩)이 끝났으면, 다시 원래 작업했던 함수로 resume된다.

• 
  

completionHandler방식(dataTask 메서드)과 async-await방식(data 메서드) 모두 URLSession에 의해 error 와 value가 생성되지만! (방식의 차이) But the awaitable version is so much simpler.  후자(async-await)의 방식이 훨씬심플!

• -> 다운로드한 데이터로 UIImage 생성
• → 생성된 이미지로 .thumbnail 비동기 프로퍼티에 접근해서 이미지가 렌더링될 것이다.
• → 그리고 그 값을 fetchThumnail함수의 리턴값으로 리턴할 것이다.

⭐️ async-await를 사용했을 때 completionHandler로 처리했던 비동기 함수와 다른점!

• 📍코드의 길이가 짧아지고
• 📍 중첩하지 않아도 된다 ( strait-line code)
• 📍 순서대로 진행되어야하는 작업이 모두 차례대로 나열될 수 있음. ( 클로저 중첩 코드에서는 어떤작업이 우선순위인지 파악하기 어렵다 / 가독성이 좋지 않다 )
• 📍 task들 실행 시 문제가 있을 때 error를 던지던지, value를 리턴하던지 두가지 중에 하나를 반드시 하도록 Swift가 보장한다. => 조용히 실패할 일은 없다!!

⭐️ 동기 함수와 비동기 함수의 실행 차이

비동기 함수를 실행했을 때 VS 동기 함수를 실행했을 때의 차이 를 보자면

내부 task 중, 동기 함수가 실행될 경우!!

• 여기에서 ThumbnailURLRequest와 같이 호출하는 일반 함수인 경우 스레드는 완료될 때까지 해당 함수를 대신하여 작업을 수행하는 데 완전히 사용됨
• 결과적으로 해당 함수는 오류를 발생시키거나 값을 반환하여 종료됩니다. 그렇게 되면 제어권을 fetchThumbnail함수에 다시 넘겨줍니다.

내부 task 중, 비동기 함수가 실행될 경우는 위와 완전히 다르다!!

suspend→ resume 과정

• 1.우리 함수(fetchThumbnail)가 스레드 제어권 갖고 있다가

• 2.비동기 함수를 만나면 비동기 함수에 제어권 넘김
  • fetchThumbnail함수는 data(for: ) 함수에 스레드 제어권을 넘겨준다. ( 스레드 제어 포기)
  • 그러면, 이 함수는 await키워드를 통해 실행됐을 때 suspend할 수 있다.

• 3.비동기 함수가 실행되면서 await로 비동기 함수가 일시 정지suspending되면 시스템에 제어권 넘긴다.
  • -> 비동기 함수도 스레드 제어를 포기
  • 시스템에 제어권 넘어가면 우리가 정의한 fetchThumbnail함수도 suspend되게 된다.

• 4.시스템은 자유롭게 판단할 수 있는데, 일단 시스템이 비동기함수가 가장 중요한 작업이라고 판단하면 비동기 함수를 다시 재개(resume)함 → 이 비동기 함수는 값이나 에러를 리턴함
  • ⭐️suspending된다는 것은 함수가 시스템에 스레드 제어권을 넘기고 "할 일이 많다는 것을 알고 있으니 무엇이 가장 중요한지 결정해라” 라고 하는 것
  • 시스템은 자유롭게 스레드를 사용하여 다른 작업을 수행할 수 있다.
  • 시스템의 판단 ⇒ 시스템은 수행해야 할 가장 중요한 작업이 이전에 일시 중지된 비동기 기능을 계속 실행하는 것이라고 판단한다면, 비동기 함수를 재개(resume)
  • ->비동기 함수가 다시 스레드 제어권을 갖게될 것이고, 그럼 해당 비동기 함수 작업을 계속 진행할 수 있다.

• 5.비동기함수가 종료되며 값이나 오류를 반환하고 스레드 제어를 fetchThumbnail함수에 다시 넘겨줍니다.

⭐️suspending 상태는 뭘 의미하고, await키워드가 필요한 이유

• ⭐️함수가 suspend된다는 것은
  • 시스템에 스레드 제어권을 넘기고 "할 일이 많다는 것을 알고 있으니 무엇이 가장 중요한지 결정해라, 그리고 작업들의 일정을 스케줄링해라” 라고 하는 것
  • & "다른 작업이 먼저 일어날수도 있다"를 전제하는 것 ( suspend된 작업이 바로 resume 되지 않을 수도 있다 )
  • fetchThumbnail이 호출된 후 사용자가 일부 데이터를 업로드하는 버튼을 탭한다고 가정했을 때 post하는 반응을 해야하는데
  • 시스템은 이전에 대기열에 추가된 작업(data(for:)) 전에 사용자의 반응을 게시하기 위해 작업(urgentlyLikePost(id:))을 자유롭게 실행할 수 있다.

==> 즉 함수가 일시중지되면 (중간에 많은 작업이 일어날 수도 있기 때문에) 앱의 상태가 크게 바뀔수도 있다는 점을 인지하고 있어야한다.

• ⭐️await키워드가 필요한 이유!
  • 함수가 suspend 될 수 있다는 것을 await키워드를 통해 나타낼 수 있는데!
  • ⭐️함수가 suspend된 동안 다른 작업을 수행할 수 있다는 사실이 Swift가 비동기 호출을 await 키워드로 표시하도록 주장하는 이유⭐️
  • 코드 블록이 하나의 트랜잭션(작업단위)으로 실행되지 않는다는 것을 알 수 있는 키워드

⭐️async-await 에서 주의해야할 점

1. 함수를 비동기(async)로 표시하면 해당 함수가 일시 중지되는 것을 허용하는 것입니다. 그리고 함수가 자신을 일시 중지하면 호출자도 일시 중지됩니다. 따라서 호출자(caller)도 비동기여야 합니다. ( data(for:)라는 비동기 함수를 호출하는 함수 fetchThumbnail 함수도 비동기 )
2. 비동기 함수에서 한 번 또는 여러 번 일시 중단될 수 있는 위치를 지적하기 위해 await 키워드가 사용된다.
3. 비동기 기능이 일시 중단되는 동안 스레드는 ⭐️ block되지 않습니다⭐️. 따라서 시스템은 다른 작업을 자유롭게 스케줄링할 수 있습니다. 나중에 시작되는 작업이라도 먼저 실행할 수 있습니다. -> 이는 기능이 일시 중지된 동안 앱 상태가 크게 변경될 수 있음을 의미
4. 마지막으로 비동기 함수(ex. data(for : ))가 resume되면 호출한 비동기 함수에서 반환된 결과가 원래 함수로 다시 유입되고 중단된 부분부터 실행이 계속된다.

[yyeonjju]

https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2021/10132/?time=1189 More than that, the function may resume onto an entirely different thread.  이 부분은 아직도 이해 못하겠음.

https://tech.devsisters.com/posts/crunchy-concurrency-swift/ 여기서도 나오는 개념

[yyeonjju]

프로퍼티도 async 로 정의될 수있다.

• Swift 5.5 부터는 프로퍼티의 getter도 throw할 수 있다.
• 그리고 비동기 함수와 마찬가지로 속성이 async이면서 throws인 경우 async 키워드는 throws 바로 앞에 온다.
• 다만 read-only 만(getter만 정의되어 있을 때) async가 될 수 있다! (No setter)

byPreparingThumbnail() 함수의 과정에서 결과를 기다리며 suspend 한다 (await)

[ericKwon95]

https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2021/10132/?time=1189 More than that, the function may resume onto an entirely different thread.  이 부분은 아직도 이해 못하겠음.

https://tech.devsisters.com/posts/crunchy-concurrency-swift/ 여기서도 나오는 개념

이 부분이 저도 헷갈려서 좀 더 찾아봤습니다! concurrency는 GCD와 다르게 비동기 작업이 늘어날 때 스레드를 새로 생성하지 않고 시스템에 제어권을 위임, 시스템이 우선순위에 따라 스레드에게 일을 할당하는 방식입니다. 이 때문에 스레드를 새로 생성하면 해당 스레드가 작업의 완료까지 책임지는 GCD와는 다르게, 2번 스레드에서 suspend 된 작업이 3번 스레드에서 resume 될 수도 있다는 것을 의미하는 것 같아요.

이미 보셨겠지만, 날진님 블로그에 이와 관련한 동작 정리가 잘 나와있더라구요!