제너레이터와 async/await

윤영훈·2021년 6월 6일
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제너레이터란 ?

ES6에서 도입된 제너레이터는 코드블록의 실행을 일시 중지했다가 필요한 시점에 재개할 수 있는 특수한 함수입니다.

제너레이터와 일반 함수의 차이는 다음과 같습니다.

  1. 제너레이터 함수는 함수호출자에게 함수 실행의 제어권을 양도 할 수 있다.
  • 일반 함수를 호출하면 제어권이 함수에게 넘어가고 함수 코드를 일괄 실행합니다. 즉, 함수호출자는 함수를 호출한 이 후 함수 실행을 제어할 수 없습니다. 제너레이터 함수는 함수 호출자가 함수 실행을 제어할 수 있습니다. 다시 말해, 함수 호출자가 함수 실행을 일시중지 시키거나 다시 재개 할 수 있습니다. 이는 함수의 제어권을 함수가 독점하는 것이 아니라 함수 호출자에게 양도(yield) 할 수 있다는 것을 의미합니다.
  1. 제너레이터 함수는 함수 호출자와 함수의 상태를 주고 받을 수 있다.
  • 일반 함수를 호출하면 매개변수를 통해 함수 외부에서 값을 주입받고 함수 코드를 일괄 실행하여 결과값을 함수 외부로 반환합니다. 즉, 함수가 실행되고 있는 동안에는 함수 외부에서 함수 내부로 값을 전달하여 함수의 상태를 변경할 수 없습니다. 제너레이터 함수는 함수 호출자와 양방향으로 함수의 상태를 주고 받을 수 있습니다. 다시 말해, 제너레이터 함수는 함수 호출자에게 상태를 전달할 수 있고 함수 호출자로부터 상태를 전달받을 수 있습니다.
  1. 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
  • 일반함수를 호출하면 함수 코드를 일괄 실행하고 값을 반환합니다. 제너레이터 함수를 호출하면 함수 코드를 실행하는 것이 아니라, 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체를 반환합니다.

제너레이터 함수의 정의

제너레이터 함수는 function* 키워드로 선언합니다. 그리고 하나 이상의 yield 표현식을 포함합니다.
애스터리스크 * 의 위치는 function 키워드와 함수 이름 사이라면 어디든지 상관없습니다.

// 제너레이터 함수의 선언문
function* getDecFunc(){
  yield 1;
}

// 제너레이터 함수 표현식
cosnt genExpFunc = function* () {
 yield 1;
}

// 제너레이터 메서드
const obj = {
  * getObjMethod() {
    yield 1;
  }
}

// 제너레이터 클래스 메서드
class MyClass {
  * genClsMethod() {
    yield 1;
  }
}

제너레이터 함수는 화살표 함수, new 연산자와 함께 생성자로 정의할 수 없습니다.

제너레이터 객체

제너레이터 함수를 호출하면 일반함수처럼 함수 코드블록을 실행하는 것이 아니라 제너레이터 객체를 생성해 반환합니다. 제너레이터 함수가 반환한 제너레이터 객체는 이터러블(iterable)이면서 동시에 이터레이터(iterator)입니다.

다시 말해, 제너레이터 객체는 Symbol.iterator 메서드를 상속받는 이터러블 이면서 value, done 프로퍼티를 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환하는 next 메서드를 소유하는 이터레이터 입니다.

// 제너레이터 함수
function* getFunc() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

// 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환합니다.
const generator = genFunc();

// 제너레이터 객체는 이터러블이면서 동시에 이터레이터입니다.
// 이터러블은 Symbol.iterator 메서드를 직접 구현하거나 프로토타입 체인을 통해 상속받은 객체다.
console.log(Symbol.iterator in generator) // true

// 이터레이터는 next 메서드를 갖는다.
console.log( 'next' in generator) // true

제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는 이터레이터이지만 이터레이터에는 없는 return, throw 메서드를 갖습니다.

제너레이터 객체의 세 개의 메서드를 호출하면 다음과 같이 동작합니다.

  • next 메서드를 호출하면 제너레이터 함수의 yield 표현식까지 코드블록을 실행하고, yield된 값을 value 프로퍼티 값으로, false를 done 프로퍼티 값으로 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환합니다.

  • return 메서드를 호출하면 인수로 전달받은 값을 value 프로퍼티 값으로, true를 done 프로퍼티 값으로 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환합니다.

  • throw 메서드를 호출하면 인수로 전달받은 에러를 발생시키고 undefined를 value로 true를 done 프로퍼티 값으로 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환합니다.

제너레이터의 일시중지와 재개

제너레이터는 yield 키워드와 next 메서드를 통해 실행을 일시중지 했다가 필요한 시점에 다시 재개 할 수 있습니다. 일반 함수는 호출 이후 제어권을 함수가 독점하지만 제너레이터는 함수 호출자에게 제어권을 yield(양도) 하여 필요한 시점에 함수 실행을 재개 할 수 있습니다.

단, 일반함수처럼 한번에 코드블록의 모든 코드를 일괄실행 하는것이 아니라 yield 표현식까지만 실행합니다. yield 키워드는 제너레이터 함수의 실행을 일시중지 시키거나 yield 키워드 뒤에 오는 표현식의 평가 결과를 제너레이터 함수 호출자에게 반환합니다.

// 제너레이터 함수
function* getFunc() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

// 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
// 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는다.
const generator = getFunc();

// 처음 next 메서드를 호출하면 첫 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체 ({value, done})을 반환한다.
// value 프로퍼티에는 첫 번째 yield 표현식에서 yield된 값 1이 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 false가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: 1, done: false}

// 다시 next 메서드를 호출하면 두 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체({value, done})을 반환한다.
// value 프로퍼티에는 두 번째 yield 표현식에서 yield된 값 2가 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 false가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: 2, done: false}

// 다시 next 메서드를 호출하면 세 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체({value: 3, done: false})을 반환한다.
// value 프로퍼티에는 세 번째 yield 표현식에서 yield된 값 3이 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 false가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: 3, done: false}

// 다시 next 메서드를 호출하면 남은 yield 표현식이 없으므로 제너레이터 함수의 마지막까지 실행된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체 ({value, done})을 반환한다.
// value 프로퍼티에는 undefined가 할당된다.
// done 프로퍼티에는 함수가 끝까지 실행되었음을 나타내는 true가 할당된다
console.log(generator.next()); // {value: undefined, done: true}

제너레이터 객체의 next 메서드를 호출하면 yield 표현식까지 실행되고 일시중지(suspend)합니다. 이때 함수의 제어권이 함수 호출자로 양도(yield)됩니다.

이 후 필요한 시점에 호출자가 또 다시 next 메서드를 호출하면 일시중지된 코드부터 실행을 재개하기 시작하여 다음 yield 표현식까지 실행되고 또 다시 일시 중지됩니다.

이 때, 제너레이터 객체의 next 메서드는 value, done 프로퍼티를 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환합니다. 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 yield 표현식에서 yield된 값 ( yield 키워드 뒤의 값)이 할당되고 done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나태는 불리언 값이 할당됩니다.

이 처럼 next 메서드를 반복 호출하여 yield 표현식까지 실행과 일시중지를 반복하다가 제너레이터 함수가 끝까지 실행되면 next 메서드가 반환하는 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 제너레이터 함수의 반환값이 할당되고 done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었음을 나타내는 true가 할당됩니다.

이터레이터의 next 메서드와 달리 제너레이터 객체의 next 메서드에는 인수를 전달할 수 있습니다.
제너레이터 객체의 next 메서드에 전달한 인수는 제너레이터 함수의 yield 표현식을 할당받는 변수에 할당됩니다.
* 주의 - yield 표현식을 할당받는 변수에 yield 표현식의 평가 결과가 할당되지 않는다.

function* genFunc() {
  // 처음 next 메서드를 호출하면 첫 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
  // 이때 yield된 값 1은 next 메서드가 반환한 이터레이터블 리절트 객체의 value 프로퍼티에 할당된다.
  // x 변수에는 아직 아무것도 할당되지 않았다. x 변수의 값은 next 메서드가 두 번째 호출될 때 결정된다.
  const x = yield 1;
  
  // 두 번째 next 메서드를 호출할 때 전달한 인수 10은 첫 번째 yield 표현식을 할당받는
  // x 변수에 할당된다. 즉, const x = yield1;은 두번째 next 메서드를 호출했을 때 완료된다.
  // 두 번째 next 메서드를 호출하면 두 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
  // 이때 yield된 값 x + 10은 next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에 할당된다.
  const y = yield ( x + 10 );
  
  
  return  x + y;
}

// 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
// 이터러블이며 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는다.
const generator = genFunc(0);

// 처음 호출하는 next 메서드에 인수를 전달하지 않는다.
// 만약 처음 호출하는 next 메서드에 인수를 전달하면 무시된다.
// next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 첫 번째 yield된 값 1이 할당된다.
let res = generator();
console.log(res) // {value: 1, done: false}

// next 메서드에 인수로 전달한 10은 genFunc 함수의 x 변수에 할당된다.
// next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 두 번째 yield된 값 20이 할당된다.
res = generator.next(10);
console.log(res); // {value: 20, done: false}

이처럼 제너레이터 함수는 next 메서드와 yield 표현식을 통해 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있습니다. 함수 호출자는 next 메서드를 통해 yield 표현식까지 함수를 실행시켜 제너레이터 객체가 관리하는 상태를 꺼내올수 있고, next 메서드에 인수를 전달해서 제너레이터 객체에 상태를 밀어넣을 수 있습니다.

이러한 제너레이터의 특성을 활용하면 비동기 처리를 동기 처리처럼 구현할 수 있습니다.

제너레이터의 활용 (작성 예정)

async/await

제너레이터를 사용해서 비동기 처리를 동기 처리처럼 동작하도록 구현했지만 코드가 무척이나 장황해지고 가독성도 나빠졌습니다.

ES8에서는 제너레이터보다 간단하고 가독성 좋게 비동기 처리를 동기 처리처럼 동작하도록 구현할 수 있는 async/await이 도입되었습니다.

async/await은 프로미스를 기반으로 동작합니다. async/await을 사용하면 프로미스의 then/catch/finally 후속 처리 메서드에 콜백함수를 전달해서 비동기 처리 결과를 후속 처리할 필요 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스를 사용할 수 있습니다. 다시 말해, 프로미스의 후속처리 메서드 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스가 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있습니다.

async 함수

await 키워드는 반드시 async 함수 내부에서 사용해야 합니다. async 함수는 async 키워드를 사용해 정의하여 언제나 프로미스를 반환합니다.
async 함수가 명시적으로 프로미스를 반환하지 않더라도 async 함수는 암묵적으로 반환값을 resolve하는 프로미스를 반환합니다.

// async 함수 선언문
async function foo(n) { return n; }
foo(1).then(v => console.log(v)); // 1

// async 함수 표현식
const bar = async function (n) { return n; };
bar(2).then(v => console.log(v)); // 2

// async 화살표 함수
const baz = async n => n;
baz(3).then(v => console.log(v)); // 3

// async 메서드
const obj = {
  async foo(n) { return n; }
}

// async 클래스 메서드
class MyClass {
  async bar(n) { return n' }
}

await 키워드

await 키워드는 프로미스가 settled 상태 (비동기 처리가 수행된 상태)가 될 때까지 대기하다가 settled 상태가 되면 프로미스가 resolve한 처리 결과를 반환합니다. await 키워드는 반드시 프로미스 앞에서 사용해야 합니다.

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