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비동기(Async) - javascript 기본

oodada 2024. 7. 6. 22:17

동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous)

01. 개요

- 동기 처리

동기 처리란, 작업을 순차적으로 처리하는 것을 말한다.

자바스크립트 코드는 기본적으로 동기적으로 처리된다.
동기적으로 처리되는 코드는 위에서부터 아래로 순차적으로 실행되며, 어떤 작업이 끝나야 다음 작업을 수행할 수 있다.

하지만, 동기적으로 처리되는 코드는 작업이 끝날 때까지 다른 작업을 수행할 수 없다는 단점이 있다.

은행에서 번호 순서대로 업무를 처리하는 것, 순차적으로 처리되는 것

console.log('은행 1번 번호표 업무 시작');
console.log('은행 1번 번호표 업무 끝');

console.log('은행 2번 번호표 업무 시작');
console.log('은행 2번 번호표 업무 끝');

- 비동기 처리

비동기 처리란, 작업을 동시에 처리하는 것을 말한다.

비동기 처리는 이러한 단점을 보완하기 위해 등장했다.
비동기 처리는 작업을 동시에 처리할 수 있으며, 작업이 끝나지 않아도 다른 작업을 수행할 수 있다.

비동기처리의 예: 커피 주문 시 앞번호가 먼저 나오는 것, 동시에 처리되는 것

setTimeout(() => {
    console.log('느린 미니언즈 라떼');
}, 1000);
console.log('빠른 아메리카노');

fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1')
    .then(res => res.json())
    .then(data => console.log(data));

console.log('데이터 요청 중...');

fetch API를 사용하여 서버에서 데이터를 가져올 수 있습니다.
fetch 함수는 비동기 방식으로 서버에 데이터를 요청하고,
요청이 완료되면 then 메서드를 통해 데이터를 처리합니다.
따라서 '데이터 요청 중...'이 먼저 출력되고, 서버 응답이 완료되면 데이터가 출력됩니다.

- 비동기 처리의 장점

효율성: 비동기 처리는 결과를 기다리지 않고 다른 작업을 수행할 수 있기 때문에 시스템 자원을 효율적으로 활용할 수 있습니다.
응답성: 사용자 경험을 향상시키는 데 유용하며, UI가 멈추지 않고 반응을 계속 유지할 수 있습니다.
병렬 처리: 여러 작업을 병렬로 처리함으로써 전체적인 처리 속도를 높일 수 있습니다.

- 비동기 처리의 실무 예시

Ajax (Asynchronous JavaScript and XML): 웹 애플리케이션에서 페이지를 전체적으로 새로 고침하지 않고 서버와 통신할 수 있게 합니다.
Promise 및 async/await: JavaScript에서 비동기 작업을 다루기 위한 문법으로, 비동기 코드의 가독성을 높입니다.
Node.js의 비동기 I/O: Node.js는 비동기 방식으로 파일 시스템, 데이터베이스, 네트워크 요청 등을 처리하여 높은 성능을 제공합니다.
비동기 API 호출: 클라이언트 애플리케이션에서 서버 API를 호출할 때, 비동기 요청을 통해 다른 작업을 차단하지 않고 처리가 가능합니다.
실시간 데이터 처리: 채팅 애플리케이션, 실시간 알림 시스템 등에서 비동기 처리를 통해 즉각적인 데이터 업데이트가 가능합니다.

이 중 가장 많이 사용되는 방식은 Promise 및 async/await입니다. 이에 대해 자세히 알아보겠습니다.

02. 콜백(Callback) 패턴

콜백(Callback): 비동기 처리를 위해 다른 함수에 인자로 넘겨주는 함수로, 비동기 작업이 완료되면 콜백 함수가 실행됩니다.

const a = () => console.log(1);
const b = () => console.log(2);

a(); // 1
b(); // 2

위 코드는 동기적으로 실행되기 때문에 a 함수가 먼저 실행되고, b 함수가 실행됩니다.
숫자 2가 먼저 출력되게 하려면 어떻게 해야 할까요?

// 비동기 처리를 사용하기 위해 setTimeout 함수를 사용합니다.
// a 함수가 실행되고 1초 후에 b 함수가 실행됩니다.
const a = () => {
    setTimeout(() => {
        console.log(1);
    }, 1000);
};

const b = () => console.log(2);

a(); // 2
b(); // 1

위 코드는 비동기적으로 실행되기 때문에 a 함수가 실행되고, 1초 후에 1이 출력됩니다.
이처럼 콜백 함수를 사용하면 비동기 작업을 순차적으로 처리할 수 있습니다.
만약 출력하는 숫자 1과 2를 순차적으로 출력하려면 어떻게 해야 할까요?

// 콜백 함수를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리합니다.
const a = callback => {
    setTimeout(() => {
        console.log(1); // 1
        callback(); // 2
    }, 1000);
};

const b = () => console.log(2);

a(b()); // 1, 2

위 코드는 a 함수가 실행되고, 1이 출력된 후에 콜백 함수가 실행되어 b 함수가 실행됩니다.
이처럼 콜백 함수를 사용하면 비동기 작업을 순차적으로 처리할 수 있습니다.

03. Promise 패턴

new Promise((resolve, reject) => { ... });

Promise: 비동기 작업이 완료되었을 때 결과를 반환하거나 에러를 처리할 수 있는 객체로, 비동기 작업을 보다 효율적으로 처리할 수 있습니다. Promise 객체를 사용하면 콜백 함수의 중첩 문제(콜백 지옥)를 해결할 수 있으며, 비동기 코드의 가독성을 높여줍니다.

프로미스는 세 가지 상태를 가진다.

대기(pending) : 비동기 처리가 아직 수행되지 않은 상태
이행(fulfilled) : 비동기 처리가 성공적으로 수행된 상태
거부(rejected) : 비동기 처리가 실패한 상태

프로미스를 사용하여 비동기 처리를 하려면, new Promise()를 사용하여 프로미스 객체를 생성하고, resolve와 reject를 사용하여 프로미스의 상태를 변경한다.

// Promise 객체 생성
// new Promise((resolve, reject) => {...})를 통해 새로운 프로미스 객체 생성
// 이 객체는 비동기 작업을 수행할 콜백 함수를 인자로 받으며,
// 이 콜백 함수는 resolve와 reject라는 두 개의 함수를 매개변수로 가집니다.
// resolve, reject 함수는 프로미스의 상태를 변경하는 역할을 합니다.
const a = () => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            // 1초 후에
            console.log(1);
            resolve(); // 성공 시 호출
        }, 1000);
    });
};

const b = () => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            console.log(2);
            resolve(); // 성공 시 호출
        }, 1000);
    });
};

const c = () => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            console.log(3);
            resolve(); // 성공 시 호출
        }, 1000);
    });
};

const d = () => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        setTimeout(() => {
            console.log(3);
            resolve(); // 성공 시 호출
        }, 1000);
    });
};

// 아래 코드는 역시나 콜백 지옥에 빠집니다.
// then 메서드를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리할 수 있습니다.
// a 함수가 실행되고 완료된 후에 b 함수가 실행되고, c 함수가 실행됩니다.
a().then(() => {
    b().then(() => {
        c().then(() => {
            d();
        });
    });
});

위 코드에서는 a, b, c, d 함수가 각각 1초씩 기다린 후 콘솔에 숫자를 출력하는 비동기 작업을 수행합니다. 각 함수는 Promise 객체를 반환하며, 이 객체는 작업이 성공했을 때 resolve를 호출합니다.

- 콜백지옥 해결

// b 함수 호출 시 return 키워드로 반환하게 되면
// promise 객체를 반환하게 되어 then 메서드를 연달아 사용할 수 있습니다.
a()
    .then(() => {
        return b();
    })
    .then(() => {
        return c();
    });
    .then(() => {
        d();
    });

위 코드와 같이 각 then 메서드 내에서 다음 비동기 함수를 반환하도록 변경하여, then 체인을 형성합니다. 이렇게 하면 콜백 지옥을 피할 수 있습니다.

- 화살표 축약

a()
    .then(() => b())
    .then(() => c());
    .then(() => {
        d();
    });

화살표 함수의 축약 형태로, 함수 내부가 한 줄로 표현될 때 중괄호를 생략할 수 있습니다.

- 단축 표현

// resolve는 하나의 함수 데이터를 받아서 return으로 처리할 수 있습니다.
// 해서 b, c, d 함수 데이터 자체로 전달할 수 있습니다.
a()
    .then(b)
    .then(c)
    .then(d)
    .then(() => {
        console.log('done');
    });

- Promise.all

// Promise.all 메서드를 사용하여 여러 개의 비동기 작업을 동시에 처리할 수 있습니다.
Promise.all([a(), b(), c(), d()]).then(() => {
    console.log('모든 작업이 완료되었습니다.');
});

- Promise를 활용한 실무 예시

JSONPlaceholder에서 제공하는 API를 사용하여 사용자 정보를 가져와 출력해보겠습니다.
fetch(): 네트워크 요청을 보내는 API로, Promise 객체를 반환하여 비동기 작업을 처리합니다.
Resolve: Promise 객체가 성공적으로 처리되었을 때 호출되는 콜백 함수로, 비동기 작업이 완료되면 결과를 반환합니다.

// userId 매개변수를 받아 사용자 정보를 가져오는 함수를 구현합니다.
const getUser = userId => {
    // Promise 객체를 반환합니다. resolve 함수를 사용하여 비동기 작업이 완료되면 결과를 반환합니다.
    return new Promise(resolve => {
        // fetch 함수를 사용하여 JSONPlaceholder API를 호출합니다.
        fetch(`https://jsonplaceholder.typicode.com/users/${userId}`)
            // fetch 함수가 성공적으로 호출되면 response 객체를 반환합니다.
            // json 메서드를 사용하여 response 객체를 JSON 형태로 변환합니다.
            .then(res => res.json())
            // response 객체가 성공적으로 변환되면 data 객체를 반환합니다.
            .then(data => resolve(data));
    });
};

// 사용자 데이터를 가져오는 함수를 호출합니다.
getUser(1)
    // getUser 함수가 성공적으로 호출되면 data 객체를 반환합니다.
    .then(data => {
        console.log(`사용자 ID 1의 이름은 ${data.name} 입니다.`);
        return getUser(2);
    })
    .then(data => {
        console.log(`사용자 ID 2의 이름은 ${data.name} 입니다.`);
        return getUser(3);
    })
    .then(data => {
        console.log(`사용자 ID 3의 이름은 ${data.name} 입니다.`);
    });

위 코드는 사용자 ID 1, 2, 3의 사용자 정보를 차례대로 가져와 출력합니다.
getUser 함수는 Promise 객체를 반환하며, 사용자 정보를 가져온 후에 다음 사용자 정보를 가져옵니다.
이처럼 Promise를 사용하면 비동기 작업을 순차적으로 처리할 수 있습니다.

04. async/await 패턴

async/await: Promise를 더욱 간결하게 사용할 수 있는 문법으로, 비동기 작업을 동기적으로 처리할 수 있습니다.

// async 함수를 사용하여 비동기 작업을 처리합니다.
const a = () => {
    return new Promise(resolve => {
        setTimeout(() => {
            console.log(1);
            resolve();
        }, 1000);
    });
};

const b = () => console.log(2);

a().then(() => b());

// awite 함수를 사용하여 a함수를 실행하고 완료된 후에 b함수를 실행합니다.
// await 키워드는 뒷 부분의 비동기 작업이 완료될 때까지 기다립니다.
// await a();
// b();

// async 함수를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리합니다.
// await 키워드를 사용할 때는 async 함수 내부에서만 사용할 수 있기 때문에
// main 함수를 async 함수로 선언합니다.
const main = async () => {
    await a(); // 1
    b(); // 2
};

main(); // 1, 2

위 코드는 async 함수를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리합니다.
main 함수는 async 함수로 선언되어 있으며, await 키워드를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리합니다.

- async/await를 활용한 실무 예시

위 사용자 정보 API 예시를 async/await를 사용하여 구현해보겠습니다.

const getUser = userId => {
    return new Promise(resolve => {
        fetch(`https://jsonplaceholder.typicode.com/users/${userId}`)
            .then(res => res.json())
            .then(data => resolve(data));
    });
};

// await 키워드를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리합니다.
// const user1 = await getUser(1);
// console.log(`사용자 ID 1의 이름은 ${user1.name} 입니다.`);

// const user2 = await getUser(2);
// console.log(`사용자 ID 2의 이름은 ${user2.name} 입니다.`);

// const user3 = await getUser(3);
// console.log(`사용자 ID 3의 이름은 ${user3.name} 입니다.`);

// await 키워드를 사용할 때는 async 함수로 묶어주어야 합니다.
const main = async () => {
    const user1 = await getUser(1);
    console.log(`사용자 ID 1의 이름은 ${user1.name} 입니다.`);

    const user2 = await getUser(2);
    console.log(`사용자 ID 2의 이름은 ${user2.name} 입니다.`);

    const user3 = await getUser(3);
    console.log(`사용자 ID 3의 이름은 ${user3.name} 입니다.`);
};

main();

위 코드는 async/await를 사용하여 사용자 ID 1, 2, 3의 사용자 정보를 차례대로 가져와 출력합니다.
main 함수는 async 함수로 선언되어 있으며, await 키워드를 사용하여 비동기 작업을 순차적으로 처리합니다.

05. Resolve, Reject, Error Handling

Resolve: Promise 객체가 성공적으로 처리되었을 때 호출되는 콜백 함수로, 비동기 작업이 완료되면 결과를 반환합니다.
Reject: Promise 객체가 실패했을 때 호출되는 콜백 함수로, 비동기 작업이 실패하면 에러를 반환합니다.
Error Handling: Promise 객체가 실패했을 때 에러를 처리하는 방법으로, catch 메서드를 사용하여 에러를 처리합니다.

// 사용자 데이터를 가져오는 함수
const getUser = userId => {
    // resolve, reject 함수를 사용하여 비동기 작업이 성공 또는 실패했을 때 결과를 반환합니다.
    return new Promise((resolve, reject) => {
        fetch(`https://jsonplaceholder.typicode.com/users/${userId}`)
            .then(response => {
                // fetch 함수가 성공적으로 호출되면 response 객체를 반환합니다.
                // response 객체가 정상적이지 않을 경우 에러를 반환합니다.
                if (!response.ok) {
                    throw new Error('네트워크 응답이 정상적이지 않습니다: ' + response.statusText);
                }
                return response.json();
            })
            .then(data => resolve(data))
            // fetch 함수가 실패했을 경우 에러를 반환합니다.
            .catch(error => reject(error));
    });
};

// 사용자 데이터를 가져오는 함수를 호출합니다.
getUser(1)
    .then(data => {
        console.log(`사용자 ID 1의 이름은 ${data.name} 입니다.`);
        return getUser(2);
    })
    .then(data => {
        console.log(`사용자 ID 2의 이름은 ${data.name} 입니다.`);
        return getUser(3);
    })
    .then(data => {
        console.log(`사용자 ID 3의 이름은 ${data.name} 입니다.`);
    })
    // catch 메서드를 사용하여 에러를 처리합니다.
    .catch(error => {
        console.error('사용자 정보를 가져오는 중 오류가 발생했습니다.');
    })
    // finally 메서드를 사용하여 작업이 완료되었을 때 메시지를 출력합니다.
    .finally(() => {
        console.log('사용자 정보를 가져오는 작업이 완료되었습니다.');
    });

// async/await를 사용하여 에러를 처리합니다.
const main = async () => {
    try {
        const user1 = await getUser(1);
        console.log(`사용자 ID 1의 이름은 ${user1.name} 입니다.`);

        const user2 = await getUser(2);
        console.log(`사용자 ID 2의 이름은 ${user2.name} 입니다.`);

        const user3 = await getUser(3);
        console.log(`사용자 ID 3의 이름은 ${user3.name} 입니다.`);
    } catch (error) {
        console.error('사용자 정보를 가져오는 중 오류가 발생했습니다.');
    } finally {
        console.log('사용자 정보를 가져오는 작업이 완료되었습니다.');
    }
};

위 코드는 async/await를 사용하여 사용자 ID 1, 2, 3의 사용자 정보를 차례대로 가져와 출력합니다.
getWeather 함수는 Promise 객체를 반환하며, fetch 함수가 성공적으로 호출되면 response 객체를 반환합니다.
response 객체가 정상적이지 않을 경우 에러를 반환하며, fetch 함수가 실패했을 경우 에러를 반환합니다.
catch 메서드를 사용하여 에러를 처리하며, finally 메서드를 사용하여 작업이 완료되었을 때 메시지를 출력합니다.

06. fetch API

fetch(주소, 옵션)
네트워크를 통해 리소스를 요청(Request) 및 응답(Response)하는 API로,
Promise 객체를 반환하여 비동기 작업을 처리합니다.

console 창에서 fetch 함수를 사용하여 JSONPlaceholder API를 호출해보겠습니다.

// fetch 함수를 사용하여 JSONPlaceholder API를 호출합니다.
console.log(fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/users'));

콘솔창의 promise instance를 클릭하면
then, catch, finally 메서드를 사용할 수 있도록 지정된 것을 확인할 수 있습니다.

fetch 함수를 사용하여 JSONPlaceholder API를 호출하면, Promise 객체를 반환합니다.

fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/users').then(res => console.log(res));

json 메서드를 사용하여 response 객체를 JSON 형태로 변환할 수 있습니다.

fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/users').then(res => console.log(res.json()));

그러면 json 형태로 변환된 데이터를 확인할 수 있습니다.

fetch 함수를 사용하여 JSONPlaceholder API를 호출하면, JSON 형태로 변환된 데이터를 반환합니다.

fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/users', {
    // HTTP 요청 메서드를 지정합니다.
    method: 'POST',
    // 서버로 전송되는 데이터의 형식을 지정합니다.
    headers: {
        'Content-Type': 'application/json',
    },
    // 서버로 전송되는 데이터를 지정합니다.
    // body 옵션에 명시하는 데이터는 문자열 형태로 지정해야 합니다.
    // JSON.stringify 메서드를 사용하여 JSON 형태로 변환합니다.
    body: JSON.stringify({
        title: 'foo',
        body: 'bar',
        userId: 1,
    }),
})
    .then(res => res.json()) // JSON 형태로 변환된 데이터를 반환합니다.
    .then(json => console.log(json)); // JSON 형태로 변환된 데이터를 출력합니다.

// .then(res => {
//     return res.json();
// });

fetch 함수가 promise 객체를 반환하므로, async/await를 사용하여 비동기 작업을 처리할 수 있습니다.

const main = async () => {
    const res = await fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/users');
    const json = await res.json();
    console.log(json);
};

main();

저작자표시 비영리 동일조건

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동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous)

01. 개요

- 동기 처리

- 비동기 처리

- 비동기 처리의 장점

- 비동기 처리의 실무 예시

02. 콜백(Callback) 패턴

03. Promise 패턴

- 콜백지옥 해결

- 화살표 축약

- 단축 표현

- Promise.all

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