Hello World 처럼: Dart에서 Future, await, async 이해

2023년 3월 23일 목요일

Dart에서 Future, await, async 이해

1. 들어가는 말

Dart에서 제공하는 Future, await, async를 이해하는 방법 중의 하나는 해당 단어들에 대한 설명과 예제를 찾아서 살펴보는 것입니다. 저도 처음에는 그렇게 접근했는데 여러 글들을 읽고 나서도 왠지 선명하게 이해되지는 않았습니다. 그래서 다른 접근 방법을 통해서 이해해 보고자 합니다.

2. 함수의 호출과 결과 반환

A가 함수 B를 호출(call)하는 이유는 함수가 제공하는 작업(task) C를 수행하기 위함입니다. 함수의 호출 종료 시점은 작업 완료 시점일 수도 있고 그 전일 수도 있습니다.

B 함수 호출 종료 시점 (T1)
B 함수 호출 종료 시점에 반환하는 데이터 (R1)
B 함수 작업 완료 시점 (T2)
B 함수 작업 완료 시점에 반환하는 데이터 (R2)

2.1. 동기 함수

동기 함수의 경우 위의 T1과 T2가 같고 그 결과로 R1과 R2도 같습니다.

예제-1. 동기 함수

String B() {
    return 'Hello, World!';
}

void main() {
    String r = B();
    print(r);
}

2.2. 비동기 함수

비동기 함수의 경우 T1이 T2에 앞서 이루어지며 이로 인해 R1과 R2는 서로 다를 수밖에 없습니다.

2.2.1. 호출의 결과와 작업의 결과

함수를 호출하는 목적이 작업을 수행하기 위함이라는 것을 생각한다면 호출하는 쪽에서 정말로 필요로 하는 것은 R2입니다. 그렇다면 R1은 무엇이 되는 것이 좋을까요?

Future - 미래에 A가 B로부터 작업의 결과를 넘겨 받는 그릇
- A 입장에서는 나중에 R2를 받을 수 있는 그릇
- B 입장에서는 나중에 R2를 넣을 수 있는 그릇

2.2.2. 호출 종료 시점과 반환 데이터

또 필요한 것은 함수 B 내의 특정 지점에서 호출을 종료한다는 표시를 다는 방법입니다. 물론 호출 종료와 함께 결과 R1을 반환하더라도 함수 B의 작업은 계속 진행됩니다.

await
- B는 Future를 돌려 주고 A의 B에 대한 호출은 종료된다.
  - A는 B에 대한 호출이 끝났고 Future를 받았으므로 자신의 작업을 계속하다가 B의 작업 결과가 필요한 시점에 앞에서 넘겨받은 Future를 통해 확인하고 결과를 꺼내서 사용한다.
- B는 비동기 함수, 예를 들어 D를 호출하고 그것의 작업이 완료될 때까지 기다렸다가 작업의 결과를 받는다.
  1. D 함수 호출 종료 시점 (T1)
  2. D 함수 호출 종료 시점에 반환하는 데이터 (R1)
  3. D 함수 작업 완료 시점 (T2)
  4. D 함수 작업 완료 시점에 반환하는 데이터 (R2)

2.2.3. 작업 종료 시점과 반환 데이터

그리고 마지막으로 필요한 것은 이 함수는 함수의 작업이 완료되기 전에 함수의 호출이 종료되는 함수라는 것을 함수 선언 부분에 표시하는 방법입니다. 이 선언이 있기 때문에 함수 B가 작업을 완료하고 돌려주는 결과 값을 앞서 반환했던 Future에 담게 됩니다. 함수 호출에 대한 결과 반환은 await를 처음 만나는 시점에 이미 이루어졌고 그것은 Future였음을 기억하시기 바랍니다.

async
- 함수의 작업이 완료되기 전에 호출이 종료되고 이 때 돌려주는 것은 Future이다.
- 함수의 작업을 완료하고 결과 데이터를 반환하면 내부적으로 Future에 담아 준다.
- 함수의 작업 결과 데이터 형식이 String이면 함수 선언 부분의 결과 데이터 형식은 Future<String>이 되어야 한다.

예제-2. 비동기 함수

String currentTime() {
    var  now = DateTime.now();

    String minute = now.minute.toString().padLeft(2, '0');
    String second = now.second.toString().padLeft(2, '0');

    return '$minute:$second';
}

Future<String> B() async {
    print('[${currentTime()}] TASK begin');

    String a = await Future<String>.delayed(Duration(seconds: 3), () => 'Hello');

    print('[${currentTime()}] TASK end');

    return a;
}

void main() {
    print('[${currentTime()}] BEFORE call');

    Future<String> r = B();

    print('[${currentTime()}] AFTER call');

    print('[${currentTime()}] r: ${r}');

    r.then((value) => print('[${currentTime()}] value: ${value}'));
}

위 예제-2의 실행 결과는 아래와 같습니다.

[37:39] BEFORE call
[37:39]         TASK begin
[37:39] AFTER call
[37:39] r: Instance of 'Future<String>'
[37:42]         TASK end
[37:42] value: Hello

함수 B가 비동기 함수인 이유는 작업 종료(TASK end) 전에 함수 호출 종료( AFTER call)가 이루어지기 때문입니다.

3. 정리

사례 비교

동일한 개념을 멀티쓰레드로 구현하는 경우와 세 개의 예약어(Future, await, async)로 대체하는 경우를 비교해 보면 후자의 장점이 명확해집니다.
특히 여러 개의 비동기 작업들을 순차적으로 수행해야 할 때 유용합니다.
비동기 작업이 필요한 경우 주(main) 프로그램 작성 관점에서는 사례-2가 적합한 경우가 많을 것으로 예상합니다.

Written with StackEdit.

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