동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous)
동기(Synchronous)란 동시에 일어난다는 의미로 한자리에서 요청과 동시에 결과가 일어난다. 그렇기에 결과가 발생해야지만 다음 동작을 수행할 수 있다.
비동기(Asynchronous)란 동시에 일어나지 않는다는 의미로 요청과 결과가 한자리에서 동시에 일어나지 않을 수 있다. 그렇기에 결과가 아직 주어지지 않더라도 다음 동작을 수행할 수 있다.
비동기적으로 처리할 경우 병렬적으로 처리할 수 있다는 장점이 있다.
비동기가 멀티쓰레드와 비슷하게 동작하다보니 같은 것이라고 생각할 수 있는데 비동기와 멀티쓰레드는 다른 개념이다. 비동기라고 꼭 멀티쓰레드로 동작하는 것은 아니다.
예를 들자면 유니티에서의 코루틴(Coroutine) 또한 일종의 비동기라고 할 수 있지만 싱글쓰레드로 동작한다.
Async, Await
C#에서는 async와 await를 사용하여 비동기 프로그래밍을 할 수 있다.
async와 await를 사용하기전 아래 코드를 실행시켜보자.
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static void TestAsync()
{
Console.WriteLine("TestAsync start");
Task t = Task.Delay(3000); // 복잡한 작업 또는 오래 기다려야 하는 작업
t.Wait();
Console.WriteLine("TestAsync end");
}
static void Main(String[] args)
{
TestAsync();
Console.WriteLine("while start");
while(true)
{
}
}
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TestAsync start
TestAsync end
while start
TestAsync start가 출력된 후 3초 후에 TestAsync end와 while start가 순서대로 출력된다.
Main함수에서 TestAsync()를 호출하면 TestAsync 함수 내의 모든 작업을 수행한 후에 Main함수로 넘어온다라는 것을 알 수 있다.
만약 TestAsync 함수 내의 작업이 매우 오래 기다려야하는 작업이라면 그 작업이 완료될 때까지 Main함수에서는 기다리기만 해야 하고 다른 작업으로는 넘어가지 못한다.
기다리는 동안 다른 작업을 하고 있을 수 있다면 효율적일 것이라고 생각이 들것이다. 이때 할 수 있는 것이 비동기 프로그래밍이다.
C#에서는 async와 await를 사용해 비동기 프로그래밍을 할 수 있으며 위 코드에 적용시켜보면 아래와 같다.
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static async Task TestAsync()
{
Console.WriteLine("TestAsync start");
// await의 오른쪽 작업이 끝날 때까지 기다리지만 코드 흐름은 밖으로 넘긴다.
await Task.Delay(3000); // 복잡한 작업 또는 오래 기다려야 하는 작업
Console.WriteLine("TestAsync end");
}
static void Main(String[] args)
{
Task t = TestAsync();
Console.WriteLine("while start");
while(true)
{
}
}
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TestAsync start
while start
TestAsync end
TestAsync start와 while start가 순서대로 출력되고 3초 후 TestAsync end가 출력된다.
TestAsync함수 내의 작업이 다 끝나지 않았음에도 Main함수에서는 다음 작업으로 넘어간 것을 알 수 있다.
await의 특징은 await의 오른쪽 작업이 끝날 때까지 기다리긴 하지만 코드 흐름은 밖으로 보내 그 동안 다른 처리를 할 수 있도록 해준다.
그러면 작업을 완료한 후에 다음 작업은 누가 실행시켜주는 것일까
await 밑에 중단점을 찍어 디버깅을 해보면 알 수 있다.
중단점 지정 
쓰레드 확인
여기에서는 작업자 쓰레드가 생성되어 실행해주고 있는 것을 알 수 있다.
위 경우에서는 멀티쓰레드로 동작하고 있긴하지만 꼭 모든 비동기가 멀티쓰레드로 동작하는 것은 아니다. 싱글 쓰레드가 다시 돌아와서 실행시켜 주는 경우도 있다.
아까는 TestAsync함수에서만 await를 해주었는데 Main에서도 await를 해주면 어떻게 될까
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static async Task TestAsync()
{
Console.WriteLine("TestAsync start");
await Task.Delay(3000); // 복잡한 작업 또는 오래 기다려야 하는 작업
Console.WriteLine("TestAsync end");
}
static async Task Main(String[] args)
{
await TestAsync();
Console.WriteLine("while start");
while(true)
{
}
}
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TestAsync start
TestAsync end
while start
TestAsync start가 출력되고 3초후에 TestAsync end와 while start가 순서대로 출력된다.
await 동작방식을 이해하였다면 충분히 해석할 수 있다.
추가적으로 async와 await를 사용할 때 경우에 따라 데이터를 반환에 줄 수 도 있다.
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static async Task<int> TestAsync()
{
Console.WriteLine("TestAsync start");
await Task.Delay(3000);
Console.WriteLine("TestAsync end");
return 1; // 결과 값 반환
}
static async Task Main(String[] args)
{
int ret = await TestAsync();
Console.WriteLine(ret); // 결과 값 출력
Console.WriteLine("while start");
while(true)
{
}
}
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TestAsync start
TestAsync end
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while start
Async, Await 참고
Microsoft 문서를 보면 Async, Await에 대해 참고하기 좋다.
https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/async/
위 문서에서는 아침 식사를 만드는 과정을 비유하여 예제를 보여주고 있다.
결과부터 말하자면,
아침식사를 만드는 과정이 아래와 같다고 했을 때
- Pour a cup of coffee.
- Heat up a pan, then fry two eggs.
- Fry three slices of bacon.
- Toast two pieces of bread.
- Add butter and jam to the toast.
- Pour a glass of orange juice.
동기적으로 처리할 경우
출처:동기적 처리
30분이 걸리는 데 생각해보면 비효율적이라는 것을 알 수 있다.
pan 데워지기를 기다리는 동안 바로 eggs와 bacon을 올리면되고 eggs와 bacon이 익기를 기다리는 동안 식빵을 토스트기에 넣어두면 되기 때문이다.
이부분에 대해서 비동기적으로 처리할 경우
출처:비동기적 처리
15분만에 처리할 수 있다는 것을 보여주고 있다.