[자바스크립트]모던 자바스크립트 Deep Dive - 45. 프로미스

June·2021년 11월 1일
0

[자바스크립트] 모던 자바스크립트 Deep Dive

목록 보기
33/36

자바스크립트는 비동기 처리를 위한 하나의 패턴으로 콜백 함수를 사용한다. 하지만 전통적인 콜백 패턴은 콜백 헬로 인해 가독성이 나쁘고 비동기 처리 중 발생한 에러의 처리가 곤란하며 여러 개의 비동기 처리를 한번에 처리하는 데도 한계가 있다.

ES6에서는 비동기 처리를 위한 또 다른 패턴으로 프로미스를 도입했다. 프로미스는 전통적인 콜백 패턴이 가진 단점을 보완하며 비동기 처리 시점을 명확하게 표현할 수 있다는 장점이 있다.

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

비동기 함수를 호출하면 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드가 완료되지 않았다 해도 기다리지 않고 즉시 종료된다. 즉, 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드는 비동기 함수가 종료된 이후에 완료된다. 따라서 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드에서 처리 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프의 변수에 할당하면 기대한 대로 동작하지 않는다.

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const get = url => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();
  
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // 1 서버의 응답을 반환한다.
      return JSON.parse(xhr.response);
    }
    console.error(`${xhr.status} ${xhr.satusText}`);
  };
};

// 2 id가 1인 post를 등록
const response = get('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1');
console.log(response); // undefined

xhr.onload 이벤트 핸들러 프로퍼티에 바인딩한 이벤트 핸들러의 반환문(1)은 get 함수의 반환문이 아니다. get 함수는 반환문이 생략되었으므로 암묵적으로 undefined를 반환한다. 함수의 반환값은 명시적으로 호출한 다음에 캐치할 수 있으므로 onload 이벤트 핸들러를 get 함수가 호출할 수 있다면 이벤트 핸들러의 반환값을 get 함수가 캐치하여 다시 반환할 수도 있겠지만 onload 이벤트 핸들러는 get 함수가 호출하지 않기 땜누에 그럴 수도 없다ㅏ. 따라서 onload 이벤트 핸들러의 반환값은 캐치할 수 없다.

이 부분은 예전에 네이버 부스트코스 과정을 들으면서 겪었던 문제랑 동일한 문제다. 그때는 그래서 get으로 데이터를 얻고 그 안에서 또 다른 함수를 호출하면서 get으로 얻은 결과값을 넘겨줬다.

let todos;

const get = url => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();
  
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // 1 서버의 응답을 상위 스코프의 변수에 할당
      todos = JSON.parse(xhr.response);
    }
    console.error(`${xhr.status} ${xhr.satusText}`);
  };
};

// id가 1인 post를 등록
get('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1');
console.log(response); //2 undefined

서버의 응답을 상위 스코프의 변수에 할당했다. 그래도 기대한 대로 동작하지 않는다. xhr.onload 이벤트 핸드러 프로퍼티에 바인딩한 이벤트 핸들러는 언제나 2의 console.log가 종료한 이후에 호출된다. 따라서 2의 시점에는 아직 전역 변수 todos에 서버의 응답이 할당되기 전이다. 다시 말해 xhr.onload 이벤트 핸들러에서 서버의 응답을 상위 스코프의 변수에 할당(1)하면 처리 순서가 보장되지 않는다.

비동기 함수 get이 호출되면 함수 코드를 평가하는 과정에서 get 함수의 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택(콜 스택)에 푸시된다. 이후 함수 코드 실행 과정에서 xhr.onload 이벤트 핸들러 프로퍼티에 이벤트 핸들러가 바인딩된다.

get 함수가 종료하면 get 함수의 실행 컨텍스트가 콜 스택에서 팝되고, 곧바로 2의 console.log가 호출된다 이때 console.log의 실행 컨텍스트가 생성되어 실행 컨텍스트 스택에 푸시된다. 만약 console.log가 호출되기 직전에 load 이벤트가 발생했더라도 xhr.onload 이벤트 핸들러 프로퍼티에 바인딩한 이벤트 핸들러는 결코 console.log보다 먼저 실행되지 않는다.

서버로부터 응답이 도착하면 xhr 객체에서 load 이벤트가 발생한다. 이때 xhr.load 핸들러 프로퍼티에 바인딩한 이벤트 핸들러가 즉시 실행되는 것이 아니다. xhr.onload 이벤트 핸들러는 load 이벤트가 발생하면 일단 태스크 큐에 저장되어 대기하다가, 콜 스택이 비면 이벤트 루프에 의해 콜 스택으로 푸시되어 실행된다. 이벤트 핸들러도 함수이므로 이벤트 핸들러의 평가 -> 이벤트 핸들러의 실행 컨텍스트 생성 -> 콜 스택에 푸시 -> 이벤트 핸들러 실행과정을 거친다.

따라서 xhr.onload 이벤트 핸들러가 실행되는 시점에는 콜 스택이 빈 상태여야 하므로 2ㅡ이 console.log는 이미 종료된 이후다. 만약 get 함수 이후에 console.log가 100번 호출된다 해도 xhr.on.load 이벤트 핸들러는 모든 console.log가 종료한 이후에 실행된다. 즉 xhr.onload 이벤트 핸들러에서 상위 스코프의 변수에 서버의 응답 결과를 할당하기 이전에 console.log가 먼저 호출되어 undefined가 출력된다.

이처럼 비동기 함수는 비동기 처리 결과를 외부에 반환할 수 없고, 상위 스코프의 변수에 할당할 수도 없다. 따라서 비동기 함수의 처리 결과(서버의 응답 등)에 대한 후속 처리는 비동기 함수 내부에서 수행해야 한다. 이때 비동기 함수를 범용적으로 사용하기 위해 비동기 함수에 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 콜백함수를 전달하는 것이 일반적이다. 필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와 비동기 처리가 실패하면 호출될 콜백 함수를 전달할 수 있다.

const get = (url, successCallback, failureCallback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();
  
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // 서버의 응답을 콜백 함수에 인수로 전달하면서 호출하여 응답에 대한 후속 처리를 한다.
      successCallback(JSON.aprse(xhr.response);
    } else {
        // 에러 정보를 콜백 함수에 인수로 전달하면서 호출하여 에러 처리
        failureCallback(xhr.status);
    }
  };
};

// 서버의 응답에 대한 후속 처리를 위한 콜백 함수를 비동기 함수인 get에 전달해야 한다.
get('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1', console.log, console.error);

이처럼 콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 비동기 함수가 비동기 처리 결과를 가지고 또다시 비동기 함수를 호출해야 한다면 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아진다. 이를 콜백 헬이라 한다.

에러 처리의 한계

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 문제점 중에서 가장 심각한 것은 에러 처리가 곤란하다는 것이다.

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

이 에러는 catch 코드블록에서 캐치되지 않는다.

비동기 함수인 setTimeout이 호출되면 setTimeout 함수의 실행 컨텍스트가 생성되어 콜 스택에 푸시되어 실행된다. setTimeout은 비동기 함수이므로 콜백 함수가 호출되는 것을 기다리지 않고 즉시 종료되어 콜 스택에서 제거된다. 이후 타이머가 완료되면 setTimeout 함수의 콜백 함수는 태스크 큐로 푸시되고 콜 스택이 비어졌을 때 이벤트 루프에 의해 콜 스택으로 푸시되어 실행된다.

setTimeout 함수의 콜백 함수가 실행될 때 setTimeout 함수는 이미 콜 스택에서 제거된 상태다. 이것은 setTimeout 함수의 콜백함수를 호출한 것이 setTimeout이 아니라는 것을 의미한다. setTimeout 함수의 콜백 함수의 호출자가 setTimeout 함수라면 콜 스택의 현재 실행 중인 컨텍스트가 콜백 함수의 실행 컨텍스트일 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 하위 실행 컨텍스트가 setTimeout 함수여야 한다.

에러는 호출자 방향으로 전파된다. 즉, 콜 스택의 아래 방향으로 전파된다. 하지만 앞에서 살펴본 바와 같이 setTimeout 함수의 콜백 함수를 호출하는 것은 setTimeout 함수가 아니다. 따라서 setTimeout 함수의 콜백 함수가 발생시킨 에러는 catch 블록에서 캐치되지 않는다.

프로미스의 생성

Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스를 생성한다. ES6에서 도입된 Promise는 호스트 객체가 아닌 표준 빌트인 객체다.

// 프로미스 생성
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
  // Promise 함수의 콜백 함수 내부에서 비동기 처리 수행
  if (/* 비동기 처리 성공*/) {
      resolve('result')
  } else {
    reject('failure reason');
  }
});

Promise 생성자 함수가 인수로 전달받은 콜백 함수 내부에서 비동기 처리를 수행한다. 이때 비동기 처리가 성공하면 콜백 함수의 인수로 전달받은 resolve 함수롤 호출하고, 실패하면 reject 함수를 호출한다.

const promiseGet = url => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('GET', url);
    xhr.send();
    
    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

promiseGet('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1');

비동기 처리가 성공하면 프로미스는 pending 상태에서 fulfilled 상태로 변화한다. 그리고 비동기 처리 결과인 1을 값으로 갖는다.

비동기 처리가 실패하면 프로미스는 pending 상태에서 rejected 상태로 변화한다. 그리고 비동기 처리 결과값인 1을 값으로 갖는다.

비동기 처리가 실패하면 프로미스는 pending 상태에서 rejected 상태로 변화한다. 그리고 비동기 처리인 Error 객체를 값으로 갖는다. 즉, 프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체다.

프로미스의 후속 처리 메서드

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 후속 처리 메서드에 인수로 전달한 콜백 함수가 선택적으로 호출된다.

모든 후속 처리 메서드는 프로미스를 반환하며 비동기로 동작한다. 프로미스의 후속 처리 메서드는 다음과 같다.

Promise.prototype.then

  • 첫 번째 콜백 함수는 프로미스가 fulfilled 상태가 되면 호출된다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 비동기 처리 결과를 인수로 받는다.

  • 두 번째 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태가 되면 호출된다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 에러를 인수로 전달받는다. 

// 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.error(e)); // error: rejected

then 메서드는 언제나 프로미스를 반환한다. 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 생성해서 반환한다.

Promise.prototype.catch

catch 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다. catch 메서드의 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태인 경우만 호출된다.

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

Promise.prototype.finally

finally 메서드는 콜백 함수를 인수로 받고, 프로 미스의 성공 실패 상관 없이 무조건 한 번 호출된다. finally 메서드는 프로미스의 상태와 상관없이 공통적으로 수행해야 할 처리 내용이 있을 때 유용하다. finally 메서드도 then/catch 메서드와 마찬가지로 언제나 프로미스를 반환한다.

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

프로미스로 구현한 비동기 함수 get을 사용해 후속 처리를 구현해보자.

const promiseGet = url => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('GET', url);
    xhr.send();
    
    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        // 성공적으로 응답을 받으면 resolve 함수 호출
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        // 에러 처리를 위해 reject 함수 호출
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

// promiseGet 함수는 프로미스를 반환한다.
promiseGet('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1')
  .then(res => console.log(res))
  .catch(err => console.log(error))
  .fianlly(() => console.log('Bye!'));

프로미스의 에러 처리

비동기 처리 결과에 대한 후속 처리는 프로미스가 제공하는 후속 처리 메서드 then, catch, finally를 사용해서 수행한다. 비동기 처리에서 발생한 에러는 then 메서드의 두 번째 콜백 함수로 처리할 수 이싿.

const wrongUrl = "https://jsonplaceholder:typicode.com/XXX/1";

// 부적절한 URL로 에러 발생
promiseGet(wrongUrl).then(
  res => console.log(res),
  err => console.log(error)
); // Error: 404

비동기 처리에서 발생한 에러는 프로미스의 후속 처리 메서드 catch를 사용해 처리할 수도 있다.

const wrongUrl = "https://jsonplaceholder:typicode.com/XXX/1";

// 부적절한 URL로 에러 발생
promiseGet(wrongUrl)
  .then(res => console.log(res))
  .catch(err => console.error(err)); // Error: 404

catch 메서드를 호추랗면 내부적으로 then(undefined, onRejected)를 호출한다.

단, then메서드의 두 번째 함수는 첫 번째 콜백 함수에서 발생한 에러를 캐치하지 못하고 코드가 복잡해져서 가독성이 좋지 않다.

catch 메서드를 모든 then 메서드를 호출한 이후에 호추랗면 비동기 처리에서 발생한 에러(rejected 상태) 뿐만 아니라 then 메서드 내부에서 발생한 에러까지 모두 캐치할 수 있다.

프로미스 체이닝

콜백헬이 발생하는 예제를 프로미스를 사용해 다시 구현해보자.

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

// id가 1인 post의 userId를 획득
promiseGet(`${url}/posts/1`)
  // 취득한 post의 userId로 user 정보를 획득
  .then(({userId}) => promiseGet(`${url}/users/${userId}`))
  .then(userInfo => console.log(userInfo))
  .catch(err => console.log(err));

위 예제에서 then -> then -> catch 순서로 후속 처리 메서드를 호출했다. then, catch, finally 후속 처리 메서드는 언제나 프로미스를 반환하므로 연속적으로 호출할 수 있다. 이를 프로미스 체이닝이라 한다.

후속 처리 메서드의 콜백 함수는 프로미스의 비동기 처리 상태가 변경되면 선택적으로 호출된다.

만약 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 프로미스가 아닌 값을 반환하더라도 그 값을 암묵적으로 resolve 또는 reject 하여 프로미스를 생성해 반환한다.

프로미스는 프로미스 체이닝을 통해 비동기 처리 결과를 전달 받아 후속 처리를 하므로 비동기 처리를 위한 콜백 패턴에서 발생하던 콜백 헬이 발생하지 않는다. 다만 프로미스도 콜백 패턴을 사용하므로 콜백 함수를 사용하지 않는 것은 아니다.

콜백 패턴은 가독성이 좋지 않다. 이 문제는 ES8에서 도입된 async/await를 통해 해결할 수 있다. async/await를 사용하면 프로미스의 후속 처리 메서드 없이 마치 동기처리처럼 프로미스가 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있다.

async/await도 프로미스를 기반으로 동작하므로 프로미스는 잘 이해하고 있어야 한다.

프로미스의 정적 메서드

Promise는 주로 생성자 함수로 사용되지만 함수도 객체이므로 메서드를 가질 수 있다.

Promise.resolve / Promise.reject

Promise.resolve와 Promise.reject 메서드는 이미 존재하는 값을 래핑하여 프로미스를 생성하기 위해 사용한다.

Promise.resolve 메서드는 인수로 전달받은 값을 resolve 하는 프로미스를 생성한다.

const resolvedPromise = Promise.resolve([1,2,3]);
resolvedPromise.then(console.log); // [1,2,3]

Promise.all

promise.all 메서드는 여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬 처리할 때 사용한다.

const requestData1 = () =>
  new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(1), 3000));
const requestData2 = () =>
  new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const requestData3 = () =>
  new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(3), 1000));

Promise.all([requestData1(), requestData2(), requestData3()]))
  .then(console.log)// [1,2,3] -> 약 3초 소요
  .catch(console.error);

Promise.all 메서드는 프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 전달받는다. 그리고 전달받은 모든 프로미스가 모두 fulfilled 상태가 되면 모든 처리 결과를 배열에 저장해 새로운 프로미스를 반환한다.

만약 하나라도 rejected 상태가 되면 나머지 프로미스를 기다리지 않고 즉시 종료한다.

Promise.race

Promise.race 메서드는 Promise.all 메서드처럼 모든 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리는 것이 아니라 가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다.

Promise.allSettled

Promise.allSettled 메서드는 프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 전달받는다. 그리고 전달받은 프로미스가 모두 settled 된 상태(비동기 처리가 수행된 상태, 즉 fulfilled 또는 rejected 상태)가 되면 처리 결과를 배열로 반환한다. ES11에 도입된 PromiseallSettled 메서드는 IE를 제외한 대부분의 모던 브라우저에서 지원한다.

마이크로태스크 큐

setTimeout(() => console.log(1), 0);

Promise.resolve()
  .then(() => console.log(2))
  .then(() => console.log(3));

프로미스의 후속 처림 메서드도 비동기로 동작하므로 1 -> 2 -> 3 순으로 출력될 것 같지만 2 -> 3 -> 1 순으로 출력된다. 그 이유는 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 태스크 큐가 아니라 마이크로태스크 큐에 저장되기 때문이다.

마이크로태스크 큐는 태스크 큐와는 별도의 큐이다. 마이크로태스크 큐에는 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시 저장된다. 그 외의 비동기 함수의 콜백 함수나 이벤트 핸들러는 태스크 큐에 일시 저장된다.

콜백 함수나 이벤트 핸들러를 일시 저장한다는 점에서 태스크 큐와 동일하지만 마이크로태스크 큐는 태스크 큐보다 우선순위가 높다. 즉, 이벤트 루프는 콜 스택이 비면 먼저 마이크로태스크 큐에서 대기하고 있는 함수를 가져와 실행한다. 이후 마이크로태스크 큐가 비면 태스크 큐에서 대기하고 있는 함수를 가져와 실행한다.

profile
June
이전 포스트

[자바스크립트]모던 자바스크립트 Deep Dive - 42. 비동기 프로그래밍

다음 포스트

[자바스크립트]모던 자바스크립트 Deep Dive - 46. 제너레이터와 async/await

0개의 댓글