Kotlin - Coroutines
Coroutine 개념 정리 & 코틀린에서 Coroutine 사용하기
공식 문서 를 참고하여 학습하며 작성한 글입니다.
Coroutine basics
코루틴은 중단 가능한 연산의 인스턴스입니다. 코드 블럭을 나머지 코드들과 동시에 실행 가능하다는 점에서 스레드와 컨셉적으로 유사합니다. 하지만, 코루틴은 특정 스레드에 묶여 있지 않습니다. 하나의 스레드에서 실행을 중단할 수 있으며, 다른 스레드에서 다시 실행을 재개할 수 있습니다.
코루틴은 가벼운 스레드처럼 생각할 수 있지만, 스레드와 아주 다른 점들이 존재합니다.
다음 코드를 통해 코루틴을 사용해볼 수 있습니다.
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import kotlinx.coroutines.*
fun main() = runBlocking { // coroutineScope
launch { // 새로운 coroutine을 실행
delay(1000L) // 1초의 non-blocking delay
println("world") // delay 이후 출력
}
println("hello") // main coroutine은 이전 coroutine이 지연되어도 계속 실행된다
}
/*
hello
world
*/
위 코드를 하나씩 뜯어보면
launch: 코루틴 빌더입니다. 나머지 코드와 동시에 실행되는 새로운 코루틴을 실행합니다.launch로 새로운 코루틴을 실행했기에, hello가 먼저 출력된 것을 확인할 수 있습니다.delay: 중단하는 함수입니다. 특정 시간 동안 코루틴을 중지시킵니다. 코루틴을 중단하면, 해당 코루틴이 사용 중인 기저 스레드가 차단되지 않고, 다른 코루틴들이 실행되면서 그 스레드를 사용할 수 있게 됩니다.runBlocking: 코루틴 빌더로 일반적인fun main()과 같은 비코루틴 환경과 코루틴이 포함된 코드를 연결해주는 코루틴 빌더입니다.runBlocking {...}중괄호 내부에 코루틴 코드를 작성할 수 있으며, 이는 IDE에서runBlocking의 여는 중괄호 바로 뒤에 표시되는CoroutineScope힌트를 통해 강조됩니다.- 이 방식은 코루틴 코드가 실행될 때
main함수가 완료될 때까지 blocking 되는 특성을 가지고 있습니다. 이를 통해 비동기 코드와 동기적인 메인 함수 간의 상호작용이 가능합니다.
- 이 방식은 코루틴 코드가 실행될 때
만약
runBlocking블럭을 작성하지 않았다면,launch을 작성할 때 에러가 발생하게 됩니다.launch는CoroutineScope에서만 사용가능합니다.
runBlocking이라는 이름은 이 함수를 실행하는 스레드(이 경우 메인 스레드)가 호출되는 동안 차단된다는 의미입니다. runBlocking {...} 내부의 모든 코루틴이 실행을 완료할 때 까지 스레드는 차단됩니다. runBlocking은 주로 애플리케이션의 최상위 레벨에서 사용되며, 실제 코드 내부에서는 자주 사용되지 않습니다.
스레드가 값비싼 리소스이기 때문에, 스레드를 차단하는 방식은 비효율적이며 대부분 원치 않기 때문입니다.
구조적 동시성
코루틴은 구조적 동시성 원칙을 따릅니다. 이는 새로운 코루틴이 특정 Coroutine Scope 내에서만 실행될 수 있음을 의미합니다. 이 스코프는 코루틴의 생명 주기를 한정합니다. 위 예제에서는 runBlocking이 해당 스코프를 설정하므로, 1초 후에 “World”가 출력될 때까지 기다린 후 프로그램이 종료됩니다.
실제 애플리케이션에서는 많은 코루틴을 실행하게 되며, 구조적 동시성은 이러한 코루틴들이 유실되거나 메모리 누수가 발생하지 않도록 보장해줍니다. 외부 스코프는 그 안에 있는 모든 자식 코루틴들이 완료되기 전까지는 종료되지 않으며, 이 원칙은 코드에서 발생하는 오류가 제대로 보고되고 절대 유실되지 않도록 보장합니다.
Extract function refactoring
launch{}블럭 내부 코드를 함수로 추출해봅시다. 이 코드를 리팩토링하면서 “함수 추출”을 진행할 때, suspend키워드를 포함해 새로운 함수를 작성하게됩니다. 이렇게 작성한 함수는 suspending function 입니다. suspending function은 코루틴 내부에서 보통 함수처럼 쓰일 수 있습니다. 한가지 차이점은 코루틴의 진행을 멈추는 (delay와 같은) 함수들을 실행할 수 있다는 것입니다.
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fun main() = runBlocking {
launch { doWorld() }
println("Hello")
}
suspend fun doWorld() {
delay(1000L)
println("World!")
}
Scope builder
coroutineScope빌더를 사용해 코루틴 스코프를 지정할 수 있습니다. coroutineScope 빌더는 새로운 코루틴 스코프를 생성하고 모든 자녀의 실행이 완료될 때까지 종료되지 않습니다.
runBlocking과 coroutineScope 빌더는 유사하게 보입니다. 왜냐하면 둘다 자녀의 실행이 완료될때까지 대기하기 때문입니다. 가장 큰 차이점은 runBlocking은 현재 스레드를 block하고 coroutineScope는 suspend한다는 차이점입니다. 그렇기에 runBlocking은 일반 함수이고, coroutineScope는 suspending function입니다.
Scope builder and concurrency
coroutineScope 빌더는 suspending function 내에서 여러 개의 동시 작업을 수행하기 위해 사용할 수 있습니다.
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// Sequentially executes doWorld followed by "Done"
fun main() = runBlocking {
doWorld()
println("Done")
}
// Concurrently executes both sections
suspend fun doWorld() = coroutineScope { // this: CoroutineScope
launch {
delay(2000L)
println("World 2")
}
launch {
delay(1000L)
println("World 1")
}
println("Hello")
}
launch { ... } 블록 내의 두 코드 조각은 동시에 실행되며, World 1은 시작 후 1초 후에 먼저 출력되고, World 2는 2초 후에 출력됩니다. doWorld 함수 내의 coroutineScope는 두 코루틴이 모두 완료된 후에만 완료되므로, doWorld 함수는 두 코루틴이 끝난 후에 반환되며, 그제서야 Done 문자열이 출력됩니다.
explicit job
launch 코루틴 빌더는 Job 오브젝트를 리턴합니다. Job 오브젝트를 이용해 명시적으로 해당 작업이 끝날 때까지 대기할 수 있습니다.
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val job = launch { // launch a new coroutine and keep a reference to its Job
delay(1000L)
println("World!")
}
println("Hello")
job.join() // wait until child coroutine completes
println("Done")
light-weight coroutine
코루틴은 JVM 스레드보다 자원이 덜 필요합니다. JVM 여유 메모리를 고갈시키는 작업을 코루틴을 이용해서 처리했을 때는 문제없이 동작할 수 있습니다. 다음 코드는 50,000개의 코루틴을 실행하고 ‘.’을 출력하는 코드인데, 매우 적은 메모리를 이용해 처리할 수 있습니다.
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import kotlinx.coroutines.*
fun main() = runBlocking {
repeat(50_000) { // launch a lot of coroutines
launch {
delay(5000L)
print(".")
}
}
}
만약 위 코드를 스레드를 이용해서 처리하려면, 훨씬 더 많은 메모리를 사용하게 됩니다.