[Kotlin] suspend 함수의 실행 원리: 콜백에서 코루틴으로

Coroutines: Replace callbacks & Main safety

코루틴은 콜백 스타일의 코드를 순차적 프로그래밍으로 변경해주고 안드로이드에서 우리의 코드를 main safe하게 만들어준다.

main safe하다는 것은 예시로 네트워크 요청을 만드는 코루틴 기반의 함수를 작성할 수 있게 해주고, 그냥 메인 스레드에서 호출해도 아무런 문제가 없다는 것을 뜻한다. 어떻게 코루틴이 이것을 가능하게 해주는지 네트워크 요청을 생성하기 위한 예제 코드를 통해 알아보자.

Blocking 스타일 코드

메인 스레드에서 result를 networkRequest()부터 직접 리턴받는 블로킹(blocking) 스타일로 작성한 코드를 보자.

위의 코드에서 networkRequest()는 메인 스레드를 블로킹할 것이다. 이것은 networkRequest()를 완료하는데 몇 초 또는 몇 분이 걸릴 수 있고, networkRequest()가 실행되는 시간동안 메인 스레드가 업데이트되지 않고 터치에 대해 반응하지 않아 사용자에게는 앱이 멈춰있는 것처럼 보일 것이다. 이것은 사용자에게 매우 좋지 않은 경험이기에 개발자는 안드로이드에서 이러한 상황이 발생하기를 원치 않을 것이다.

Callback 스타일 코드

같은 함수를 콜백을 통해 작성하면 메인 스레드를 블로킹하지 않을 것이다. 다른 스레드에서 networkRequest() 실행을 처리하고 데이터가 준비되면 데이터를 전달하거나 메인 스레드로 다시 호출(callback to the main thread)한다.

콜백은 비동기 프로그래밍을 위한 훌륭한 방법이지만 몇가지 문제점이 있다.

• 추가 작업 없이는 에러를 처리하지 못한다.
• 동일한 함수 내에서 너무 많은 콜백이 사용되면 가독성이 나쁘다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해 코루틴을 사용할 수 있다.

Coroutines 코드

Blocking 스타일의 코드를 작성했을 때와 똑같아 보이지만 코루틴은 suspend 함수를 사용하기 때문에 networkRequest()가 호출되었을 때 메인 스레드를 블로킹하는 대신 코루틴을 일시 중단(suspend)한다.

이것은 메인 스레드가 UI의 onDraw() 메서드와 사용자 터치를 처리할 수 있도록 해준다.

result가 준비되면 다시 전달된다. 콜백을 사용하는 대신 코루틴은 resume될 것이다.

코루틴을 사용하면 네트워킹 라이브러리가 네트워크 요청을 실행하기 위해 여전히 다른 스레드를 사용한다는 것에 주목해야 한다. 주요한 차이점은 콜백 버전보다 코드가 간단해지는 경행이 있는 것이다.

suspend 및 resume을 콜백의 대체로 생각할 수 있는데, networkRequest()를 호출할 때 suspend는 함수의 나머지 부분들로부터 콜백을 만든다.

suspend 함수는 어떻게 실행될까?

suspend fun onDataNeeded() {
    val result = networkRequest()
    show(result)
}

suspend fun networkRequest() {
    ...
}

코틀린이 onDataNeeded()를 실행하면 일반 함수에서의 호출 스택(call stack)과 약간 다르게 실행된다.

코루틴을 시작하는 위치를 추적하여 코루틴이 suspend 및 resume을 구현할 수 있도록 해주고, 이를 통해 일반 함수처럼 호출할 수 있게 된다. suspend 함수는 일반 함수처럼 onDataNeeded()를 호출하고, 또다른 suspend 함수를 만나기 전까지 각 라인의 코드를 실행한다.

다른 suspend 함수를 호출하기 전, 나중에 다시 실행(resume)하기 위해 현재 상태를 복사한다. 이것이 코틀린이 suspend를 구현하는 방법이다.

이러한 상태를 현재 함수를 어떻게 다시 실행할 지 아는 콜백으로 생각할 수 있다(You can think of this state as a callback that knows how to resume the current function).

이때 코틀린은 network call을 생성하기 위해 networkRequest() 스스로가 suspend할 때까지만 networkRequest()를 실행한다. (Kotlin will run networkRequest() until it suspends itself to make the network call.)

이 시점에 모든 메인 스레드의 코루틴들은 suspend 되고, 메인 스레드는 UI 이벤트를 처리할 수 있게 된다.

networkRequest()가 돌아오면(comes back) 코틀린은 이 코루틴을 resume한다.

먼저 앞서 저장했었던 상태를 복구(restoring)해서 networkRequest()를 resume하고, networkRequest()가 요청 처리를 완료하면 onDataNeeded()로 돌아가고(return) result를 즉시 사용할 수 있다. 만약 networkRequest()가 실패한다면 대신 예외를 던진다.

networkRequest()가 요청 처리가 완료되어 result를 사용할 수 있게 되면 코루틴은 일반 함수처럼 실행을 이어나간다.

코루틴은 장기 실행 작업(long running task)을 콜백을 사용하지 않고 처리할 수 있도록 해줌으로써 더 간단하고 읽기 쉬운 코드를 만들어준다.

References

• Kotlin Coroutines codelab: https://youtu.be/ne6CD1ZhAI0