비동기적 프로그래밍 (Asynchronous)
동기화(Synchronization)의 의미
동기화는 멀티스레딩 환경에서 여러 스레드가 동시에 공유 자원에 접근할 때, 자원의 일관성을 유지하기 위한 방법을 의미합니다.
네이버 영어사전에서 synchronize의 뜻은 “동시에 발생하다(움직이다), 동시에 발생하게(움직이게) 하다“라는 뜻인데, 이는 어떤 여러 일들의 타이밍을 맞추어 움직이도록 조정한다는 뜻을 담고 있고, 예시로 나온 이미지에서는 수중발레의 타이밍을 여러 사람들이 맞추고 있는 모습을 담고 있습니다.
또한, 용어 사전에서는 “시간 차를 두고 일어나는 일들의 타이밍을 맞추어 전체적인 사건의 진행 속도를 조절하는 것“이라고도 해석합니다.
결국, 동기화를 컴퓨터의 입장에서 보면 공유 자원을 동기화의 중점으로 잡고, 여러 스레드가 동시에 공유 자원에 접근할 때, 스레드 간의 협력이 이뤄진다고 볼 수 있습니다.
- 공유 자원 접근:
여러 스레드가 동시에 같은 변수나 데이터 구조에 접근할 때, 데이터의 일관성을 보장하기 위해 동기화가 필요합니다. - 스레드 간의 협력:
한 스레드가 다른 스레드의 작업 결과를 기다리는 상황에서, 동기화를 통해 올바른 순서와 타이밍을 보장합니다.
즉, 동기화 기법은 가장 흔하고 일반적인 방법으로 작업들의 순서를 일치시켜 순서대로 동작시키게 함으로써, 비동기 작업을 수행하지 않고, 순서대로 작업을 진행하는 방법과,
세마포어(Semaphore)나 뮤텍스(Mutex), 락(Lock)이나 모니터(Monitor)와 같은 기법으로 공유 자원에 대한 접근을 스레드 간의 협력을 통해 일관되게 유지하는 방법 등이 있습니다.
정리하자면, 현실에서의 동기화란, 여러 사람들이 타이밍을 맞추어 동시에 동작들을 일치시키는 것을 의미하고,
컴퓨터에서의 동기화란, 여러 스레드가 올바른 순서와 타이밍을 갖추어 공유 자원에 접근할 때, 데이터의 일관성과 무결성을 유지하기 위해 필요한 조정을 하는 것을 의미합니다.
이를 통해 스레드들이 충돌 없이 자원을 공유하며 프로그램의 정상적인 실행을 보장합니다.
비동기적 프로그래밍 (Asynchronous Programming)
비동기적 프로그래밍은 전통적인 동기적 프로그래밍 방식과는 달리, 작업이 완료되기를 기다리지 않고(다른 작업들과 동기화 하지 않고) 다음 작업을 수행함으로써 효율성을 극대화하는 프로그래밍 기법입니다.
이는 특히 I/O 작업, 네트워크 요청, 데이터베이스 쿼리와 같이 시간이 많이 소요되는 작업에서 유용합니다.
비동기적 프로그래밍에서는 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고, 작업이 완료되면 호출되는 콜백 함수나 프로미스를 통해 결과를 처리합니다.
이를 통해, 프로그램이 블로킹 없이 계속 실행될 수 있게 해 주며, 자원의 효율적 사용을 가능하게 합니다.
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async function fetchData() {
const data = await new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
resolve({ user: 'John Doe' });
}, 1000);
});
console.log(data); // { user: 'John Doe' }
}
fetchData();
비동기적 프로그래밍의 장점
- 효율적인 자원 사용
- 비동기적 프로그래밍을 사용하면 I/O 작업이나 네트워크 요청과 같은 작업 동안 CPU가 다른 작업을 수행할 수 있어 자원의 효율적 사용이 가능합니다.
- 응답성 향상
- 사용자 인터페이스가 블로킹 없이 즉각적으로 반응할 수 있어 응답성이 향상됩니다. 이는 사용자 경험을 크게 개선합니다.
- 스케일링 용이
- 비동기적 프로그래밍은 많은 요청을 처리해야 하는 서버 환경에서 특히 유용합니다. 비동기 작업을 통해 동시성 처리가 가능해 서버의 처리량을 크게 늘릴 수 있습니다.
비동기적 프로그래밍의 도전 과제
- 복잡한 오류 처리
- 비동기 코드에서는 오류 처리가 복잡해질 수 있습니다. 특히 콜백 함수나 중첩된 프로미스에서 발생하는 오류를 추적하고 관리하는 것이 까다로울 수 있습니다.
- 디버깅 어려움
- 비동기 작업의 실행 순서가 예측하기 어려워 디버깅이 어렵습니다. 이는 특히 콜백 함수의 중첩이나 복잡한 비동기 흐름에서 문제가 될 수 있습니다.
- 상태 관리
- 비동기 작업이 동시에 실행되기 때문에, 상태 관리를 제대로 하지 않으면 데이터 일관성이 깨질 수 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 적절한 동기화 메커니즘이 필요합니다.
비동기적 프로그래밍은 현대 소프트웨어 개발에서 중요한 기법 중 하나입니다. 이를 통해 프로그램의 효율성을 높이고, 사용자 경험을 개선할 수 있습니다. 하지만 비동기 코드의 복잡성을 관리하고, 적절한 오류 처리와 디버깅 방법을 사용하는 것이 중요합니다.