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2023년 3월 23일 목요일

Dart에서 Future, await, async 이해

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.

  1. B 함수 호출 종료 시점 (T1)
  2. B 함수 호출 종료 시점에 반환하는 데이터 (R1)
  3. B 함수 작업 완료 시점 (T2)
  4. 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}'));
}

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

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

Written with StackEdit.

2023년 3월 16일 목요일

믿음의 정도를 수로 나타내고 이에 대한 수정 과정을 수식으로 표현하기

인간은 살아가면서 수많은 결정을 내리고 그것이 기대한 결과로 이어지기를 바랍니다.
  • 부서 회식 장소 결정하기
  • 영어 학원 등록 여부 결정하기
  • 이사할 집 결정하기
  • 결혼할 배우자 결정하기
  • 입사할 회사 결정하기
결정에 따르는 결과를 완전히 운에 맡기는 것이 아니라면 결정을 내리기 전까지 거치는 과정을 아래와 같은 다이어그램으로 표현할 수 있습니다.
위에서 사실(fact), 확률(probability) 대신에 굳이 믿음(belief)이라는 용어를 사용한 이유는 충분한 증거가 없는 상태에서 무엇이 어떠하다라고 생각하는 것은 믿음에 가깝기 때문입니다. 한편으로는 믿음이라고 표현함으로써 얻게 되는 이득 중의 하나는 구체적인 적용을 시도할 때 엄밀함을 추구하지 않아도 된다는 것입니다.

우리는 일상 대화에서 믿음의 정도를 백분율로 표현하곤 합니다. 예를 들자면 아래와 같습니다.
  • 나는 이번 선거에서 홍길동 후보가 당선될 것이라고 100% 확신한다.
  • 나는 이 도자기가 고려시대에 만들어졌을 가능성은 고작 10% 정도라고 본다.
  • 나는 이 식물이 암 치료에 99% 효과가 있다고 믿는다.
그러다가 자신이 가지고 있는 믿음에 반하거나 부합하는 어떤 증거를 발견하게 되면 믿음의 정도를 낮추거나 높입니다.


예시-1. 지구는 편평하다는 믿음 수정 과정
  1. 지구는 평평하다. (기존의 믿음)
  2. 바다에서 해안으로 접근하는 배의 꼭대기부터 보인다. (새로운 증거)
  3. 새로운 증거로 인해 지구가 평평하다는 믿음이 약해진다. (수정된 믿음)
예시-2. 인류 출현 시기에 대한 지식 수정 과정
  1. 인류는 20만년 전에 출현했다. (기존의 지식)
  2. 독일과 모로코 공동연구팀은 7일(현지시각) 북서부 아프리카의 모로코 한 유적지에서 발굴한 호모 사피엔스의 두개골, 이빨, 아래턱뼈 등 화석들의 연대를 분석한 결과 30만년 전 것으로 확인됐다고 과학저널 <네이처> 8일치에 보고했다. (새로운 증거)
  3. 인류가 30만년 전 출현했다. (수정된 지식)
예시-3. 유방암에 걸렸을 확률 수정 과정
  1. 관심 대상군에 속하는 여성의 1%가 유방암에 걸린다고 알려져 있다. 유방암 검진센터의 의사는 이 통계 결과를 바탕으로 처음 내원하는 환자가 유방암에 걸렸을 확률을 1%라고 본다. (기존의 확률)
  2. 환자에 대해 맘모그램 검사를 하고 결과를 살펴 보았더니 유방암이 의심된다. (새로운 관찰)
  3. 유병율과 검사 결과를 토대로 내원 환자가 실제로 유방암에 걸렸을 확률을 계산했더니 5.7%가 나온다. (수정된 확률)
백분율로 표현한 믿음의 정도를 0 ~ 1 사이의 수로 표시하면 믿음의 분포를 확률 분포로 해석할 수 있게 됩니다. 그러면 위에서 예시로 제시한 세 가지 경우 모두 베이지안 추론 과정에 해당합니다. 베이지안 추론은 베이즈 정리를 사용합니다.
위의 예시-3. 유방암에 걸렸을 확률 수정 과정을 베이지안 추론에 대입하면 수식의 각 항목은 다음과 같습니다.
  • H: 내원한 환자가 유방암에 걸렸다는 가설
  • P(H): 조사 대상군에서 유방암 확진 환자의 비율 (통계 조사로 얻는 값)
    • 유병율이라고 하며 처음 내원한 환자이고 다른 정보가 없으므로 이 값을 내원한 환자가 유방암에 걸렸을 확률로 간주
  • E: 맘모그램 검사 결과 유방암 의심으로 나옴
  • P(E): 조사 대상군에서 맘모그램 검사 결과 유방암 의심으로 나온 환자의 비율 (통계 조사로 얻는 값)
  • P(E|H): 조사 대상군에서 유방암 확진 환자들 중에서 맘모그램 검사 결과 유방암 의심으로 나온 환자의 비율 (통계 조사로 얻는 값)
  • P(H|E): 맘모그램 검사 결과 유방암 의심되는 환자가 실제로 유방암에 걸렸을 확률
    • 양성예측도라고 하며 조직 검사를 통해 확진 판정을 내리기 전까지는 확률로 표현
이 글의 앞 부분에서 믿음이라는 용어를 쓰면 얻게 되는 이득을 언급하였습니다. 이제 믿음으로 표현할 수 있는 문제라면 어떠한 경우라도 베이지안 추론을 적용할 수 있음을 알게 되었습니다.

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