[WWDC 21] Meet async/await in Swift

WWDC 21 영상

Meet async/await in Swift - WWDC21 - Videos - Apple Developer

Asynchronous programming

• 보편적으로 사용하지만 verbose, complex, incorrect 하다는 단점이 있음
• completionHandler 또는 delegate 콜백으로 값을 받음

Example

기존에 사용하던 방식으로 fetchThumbnail이라는 thumbnail 이미지를 받아오는 메서드를 작성해 보자.

출처: Apple WWDC 영상

• URLSession.shared.dataTask의 completion으로 data를 받는다.
  • task는 async 하게 동작하므로 thread에서는 dataTask를 실행한 이후 다른 임무를 수행하다가 dataTask의 작업이 완료될 때 completion을 처리한다.

출처: Apple WWDC 영상

dataTask의 completion 내부에서 또다시 prepareThumbnail을 실행하고, completion으로 thumbnail을 받아 completion으로 던져준다.

 

여기서 이 코드의 문제점이 발견된다..! 그것은 바로 guard의 return 구문 앞에 completion을 적어주지 않았다는 것!

completion을 호출해주지 않으면 fetchThumbnail은 결괏값으로 뭐가 들어왔었는지도 모른 채 종결되고 만다. (당연히 thumbnail 업데이트도 없겠지?) Swift에서는 에러를 throw 하는 completion을 강제하지 않아서 빌드하고 실행해도 전혀 문제가 없다. 따라서 completion을 개발자가 적절히, 깜빡하지 않고 제때 잘 적어줘야 한다. 이 코드에서는 빼먹은 return 앞 completion들을 포함해 총 5개의 completion이 필요했지만, 코드가 길어질수록 셀프 체크해야 하는 부분은 늘어난다.

 

그렇다면, completion 핸들러에 Result Type(.success와 .failure)를 사용해 준다면 어떨까?

출처: Apple WWDC 영상

성공과 실패 그리고 error를 명확하게 전달할 수는 있지만 여전히 completion이 들어갔는지를 직접 체크해야 하는 것에는 변함이 없다.

 

 

Async and Await

• asynchronous cede를 쉽고 안전하게 작성할 수 있음

Example

위에 보았던 예제를 async와 await를 사용해 수정해 보자.

출처: Apple WWDC 영상

일단 대충 봐도 위에 completion을 여러 번 호출하는 것보다 간단해졌다. 클로저가 없고 모두 한 줄의 구문으로 끝이 나는 게 특징이다.

 

차이점을 한 번 살펴보면 아래 적어놓은 부분들을 발견할 수 있다.

1. 기존에는 completion을 받고, return 타입이 없었는데, 여기는 completion이 없고 return 타입이 생김
   • async throws가 추가됨
2. URLSession.shared.data 메서드를 사용하고, 그 결괏값이 (data, response)라는 프로퍼티에 저장됨
   • try await를 사용함
3. thumbnail을 가져오는 maybeImage?.thumbnail에서도 await를 사용함
4. 각 guard 구문에서 return 대신 throw를 사용해 에러를 던짐

 

그럼 이제 노란색으로 표시해 둔 부분을 자세히 들여다보자.

 

• 함수 선언부에 async throws는 fetchThumbnail 메서드가 async 하게 동작할 것이며 성공한 경우에는 UIImage를 작업에 문제가 생기는 경우 에러를 throw 하겠다는 의미이다.
• try await는 URLSession.data(for:delegate:) 메서드의 선언을 확인해보아야 한다. 아래 캡처한 이미지처럼 data 메서드는 에러를 throw 하기 때문에 try가 필요하다. 또한 async 하게 동작하기 때문에 async 메서드의 동작 완료를 기다린다는 표시인 await 키워드를 사용한다.

 

 

• thumbnail 앞에 await가 붙어있는 걸 확인할 수 있는데 요 부분은 메서드뿐만 아니라 property도 async 하게 동작할 수 있다는 것을 보여준다. (Initializer도..?!)

extension UIImage {
   var thumbnail: UIImage? {
      get async {
         let size = CGSize(width: 40, height: 40)
         return await self.byPreparingThumbnail(ofSize: size)
      }
   }
}

read-only 프로퍼티에서만 async 사용이 가능하다

 

추가로 await는 for loop과도 함께 사용할 수 있다.

completion 없이 끝나는 async 코드라니..! 이렇게 좋을 수가 있나! 심지어 메서드에서는 UIImage를 리턴하거나 실패 시 에러도 throw로 관리하고 있기 때문에 에러 처리를 깜빡할 일도 없다.

 

 

Async와 Suspend?

A normal function call

function 내부의 코드 라인이 모두 실행될 때까지 thread를 사용한다. thread는 작업이 완료된 이후 다른 작업을 수행한다.

 

여기서는 fetchThumbnail 메서드가 thread를 점유하고 있다가 thumbnailURLRequest 메서드 호출이 됐을 때 thread는 thumbnailURLRequest 메서드를 수행한다. 여기서 return request가 되어야만 thread는 다시 fetchThumbnail 메서드의 작업을 실행한다.

 

An asynchronous function call

normal function과 동일하게 async 메서드를 호출하면 thread를 점유해 작업을 실행한다. 그러다 data(for:)과 같은 비동기 함수를 실행하게 되면 await, 즉 suspend 될 수 있다.

 

suspend가 된다는 것은 현재 점유하고 있던 thread의 제어권을 system에 다시 반환하는 것. 그렇게 되면 data 메서드는 잠시 suspend 되고, system이 판단하기에 더 중요한 작업을 우선 처리하다가 '아 이제 저거 빨리 다시 시작해야겠다!' 하면 thread를 data(for:) 메서드를 실행하도록 넘겨준다(resume). resume이 되어 다시 돌아왔을 때 fetchThumbnail의 기타 남은 작업을 모두 처리(throw 에러를 하거나 UIImage를 반환)하면 thread 사용이 끝나게 된다. (async와 await이라도 반드시 suspend 되는 건 아니라고 하는 걸 보면 system이 상황에 맞게 잘 조율해서 처리하는 듯 보인다.)

 

 

1

2

3

4

다시 fetchThumbnail 메서드를 보면서 await 되는 부분을 살펴보면

1. data(for:) 메서드가 thread에서 작업 중이다가

2. main thread에서 급하게 처리할 게 생기면

3. thread에서 작업되고 있던 data(for:) 메서드는 잠시 suspend 되고 (thread 제어권을 잃게 되고)

4. IBAction 작업이 모두 종료되면 다시 data(for:) 메서드가 실행된다. (resume)

 

async 하게 돌아가는 작업은 system에 thread를 넘겨주면서 suspend 될 수 있기 때문에 (== 작업이 다시 실행될 것을 기다릴 수 있기 때문에) await 키워드를 붙여 알린다.

 

여기서는 await 코드가 두 개 있기 때문에 한 번의 트랜잭션으로 작업이 끝나지 않을 수도 있다. (suspend 되었다가 다시 실행될 수도 있으므로 + thread 제어권을 잃었다가 system에서 다시 할당해 주기 때문에 같은 thread에서 작업하지 않을 수도 있겠군,..!)

 

Async/await facts

•  async  enables a function to suspend
•  await  marks where an async function may suspend execution
• Other work can happen during a suspension
• Once an awaited async call completes, execution resumes after the  await 

기존의 Closure를 async로 사용하기

completion

withCheckedThrowingContinuation

withCheckedThrowingContinuation을 사용해 completion이 아닌 [Post]를 반환하도록 메서드를 수정할 수 있다. 단, 주의해야 할 점은 다시 실행 되어야 하는 부분에서 resume 코드를 꼭 추가해주어야 한다는것! 그렇지 않으면 [Post] 또는 에러를 반환할 수 없어진다. 또한 하나의 경우에 두 번의 resume을 호출 할 수 없고, if-else가 있다면 양쪽의 경우 모두 resume을 추가해주어야 정상 동작한다.

 

참고

https://github.com/apple/swift-evolution/blob/main/proposals/0296-async-await.md

https://developer.apple.com/documentation/foundation/urlsession/3767352-data

https://developer.apple.com/documentation/swift/checkedcontinuation