콜백과 코루틴
- 비동기 프로그래밍을 할 경우 비동기 작업에 대한 결과처리는 콜백형태로 구현한다.
하지만, 비동기 요청 후 다시 비동기 요청, 다시 비동기 요청을 하게 된다면 콜백의 들여쓰기는 계속 깊어져 가독성이 떨어지게 된다.
예를 들어, 아침 루틴을 프로그래밍한다고 해보자. 아침에 일어나서 씻고 밥 먹고 준비하고 학교를 가야하는데 각각의 과정은 오래걸리기 때문에 비동기로 처리한다고 하자.
wakeup() { 씻은 상태 ->
eatBreakfast() { 밥 먹은 상태 ->
prepare() { 준비한 상태 ->
goToSchool()
}
}
}아마 콜백으로 처리한다면 이런 식으로 구현이 될 것이다.
만약 이를 코루틴으로 호출을 한다면?
suspend fun morningRoutine() : Routine {
val wakeupTime = wakeup()
val breakfast = eatBreakfast()
val outfit = prepare()
val transportation = goToSchool()
return transportation
}이런 식으로 마치 동기 프로그래밍하듯이 작성을 할 수 있게된다.
어떻게 이렇게 작성을 할 수 있는가?
suspend 키워드를 붙였기 때문이다.
suspend
suspend 키워드가 뭐길래 콜백을 없애주는 것일까?
- CPS 변환과 상태 기계를 활용해서 코루틴을 구현하기 때문이다.
CPS 변환
- CPS 변환은 Continuation Passing Style의 줄임말이다.
- Continuation을 전달하여 현재까지 실행된 데이터값들과 다음에 실행되어야 할 일이 무엇인지를 알 수 있다.
- Continuation을 일종의 콜백으로 생각할 수 있다.
- suspend 키워드를 붙이면 코틀린 컴파일러가 내부적으로 Continuation을 만들어서 매개변수에 추가한다.
- 그리고 Continuation은 현재 suspend 함수가 종료된 후 반환하는 값을 받는다.
위 코루틴 함수를 CPS로 변환한다면
fun morningRoutine(completion: Continuation<Any?>) {
val wakeupTime = wakeup()
val breakfast = eatBreakfast()
val outfit = prepare()
val transportation = goToSchool()
return completion.resumeWith(transportation)
}다음과 같이 suspend 키워드가 없어지고 Continuation이 추가가 되었다.
그리고 반환값이 없어지고 completion이 resumeWith를 통해서 리턴값을 받게 되었다.
Continuation의 타입이 Any?인 이유는 여러 suspend 함수에 대한 리턴값들을 다 받아야 하기 때문에 최상위 타입으로 명시하는 것 같다.
근데 suspend되는 지점이 result값으로는 구분하기 힘들텐데 여러군데일 경우 현재 어디까지 실행되었는지는 어떻게 아는 것일까?
StateMachine
- StateMachine으로 해결할 수 있다.
- 말 그대로 상태를 통해서 현재 상황을 파악할 수 있는 것이다.
fun morningRoutine(completion: Continuation<Any?>) {
when(label) {
0 -> {
val wakeupTime = wakeup()
}
1 -> {
val breakfast = eatBreakfast()
}
2 -> {
val outfit = prepare()
}
3 -> {
val transportation = goToSchool()
}
4 -> {
completion.resumeWith(transportation)
}
}이렇게 label이라는 값을 통해서 현재 어느 상태까지 왔는지를 파악한다.
suspend 될 수 있는 지점를 나눠서 코루틴 컴파일러가 이렇게 when으로 나눠준다.
label은 어디서 나온 걸까?
Continuation이 가지고 있다.
val continuation = ContinuationImpl(var0) {
val result: Any? = null
val label = 0
//suspend 시 필요한 변수들 값
val wakeupTime = 0
val breakfast = 0
val outfit: Any? = null
override fun invokeSuspend(result: Any?) {
this.result = result
return morningRoutine(this)
}
}다음과 같이 Continuation을 구현한 ContinuationImpl이 label과 suspend 함수가 종료되고 반환될 때 저장할 값 result를 가지고 있다.
그리고 suspend 할 때 가지고 있어야 하는 변수들, 예를 들어 prepare를 호출할 때 wakeupTime과 breakfast값이 있어야 하므로 이 값들도 Continuation이 가지고 있는다.
디컴파일하면 L$0, I$0 이런 값으로 설정이 되는데 이해하기 쉽게 변경했다.
invokeSuspend가 resumeWith의 역할을 하는 것 같다.
이를 통해 다시 when 문을 구성해보면
fun morningRoutine(completion: Continuation<Any?>) {
val continuation = ContinuationImpl(completion)
when(continuation.label) {
0 -> {
continuation.label = 1
val wakeupTime = wakeup(continuation)
}
1 -> {
continuation.wakeupTime = result.toInt()
continuation.label = 2
val breakfast = eatBreakfast(continuation)
}
2 -> {
continuation.breakfast = result.toInt()
continuation.label = 3
val outfit = prepare(continuation)
}
3 -> {
continuation.outfit = result.toString()
continuation.label = 4
val transportation = goToSchool(continuation)
}
4 -> {
val transportation = Transportation(continuation.wakeupTime, ... result.toString())
return transportation
}
else -> throw IllegalStateException()
}동작 순서
- morningRoutine 실행
- label이 0이므로 label을 1로 바꾸고 wakup 호출
- wakeup에서 종료되고 continuation.resumeWith() (invokeSuspend)를 호출
- invokeSuspend가 호출되면서 다시 morningRoutine을 실행
- 이번에는 label이 1이 되었기 때문에 label을 2로 바꾸고 eatBreakfast 호출
- 3,4와 마찬가지로 실행
- label이 2가 되었기 때문에 label을 3으로 바꾸고 prepare() 실행
- 6,7 반복
- label이 4이므로 transportation 클래스 만들고 리턴
세줄 요약
- 코루틴은 suspend 키워드를 통해 콜백이 아닌 일반 동기 프로그래밍처럼 코딩을 할 수 있다.
- suspend 키워드는 CSP를 통해 내부적으로 Continuation을 만들고 이는 콜백처럼 작동한다.
- Continuation은 내부적으로 suspend 함수가 종료되었을 때 결과값을 받을 result, 다음 실행순서를 확인할 label, 필요한 중간값 변수들을 가고 있는 State Machine이다. 함수가 종료될 때 Continuation.resumeWith를 호출하여 결과값과 함께 다시 함수를 호출한 코루틴으로 돌아간다.
