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비동기/동기 처리 - 콜백(callback) 프로미스(Promise), fetch

개발자 솜 2022. 8. 21. 12:16

동기? 비동기란 무엇일까?

  • 동기 (synchronous) : 순서대로 실행
  • 비동기 (asynchronous) : 동시에 실행

프로미스란 무엇일까?

  • 비동기 처리를 위한 패턴

그런데 왜 비동기 처리를 해야할까?

  • 비동기 처리란 동시에 실행되는 것들에 대해 순서를 부여하여 순차적으로 처리하는 것
  • 이러한 경우를 생각해보자. 서버로 어떤 요청을 보냈는데 그 요청이 만약 10초가 걸린다면 10초동안 빈 화면을 띄우며 유저를 기다리게 할 수 없다. 그럴때는 동시다발적으로 서버에 요청을 보냄과 동시에 화면을 띄워줄 수 있어야 한다.

자바스크립트는 동기일까? 비동기일까?

  • 자바스크립트는 동기이다.
console.log(1)
console.log(2)
console.log(3)
// 순서대로 1 2 3이 출력된다.

비동기 함수의 반환값 처리하기

비동기 함수를 호출하면 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드가 완료되지 않았다 해도 기다리지 않고 즉시 종료된다. 즉, 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드는 비동기 함수가 종료된 이후에 완료된다. 따라서 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드에서 처리 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프의 변수에 할당하면 기대한 대로 동작하지 않는다.

let g = 0;

setTimeout(() => {
  g = 100;
}, 0);

console.log(g);
// setTimeout()는 비동기 함수이므로 콜백함수가 호출되는 것을 기다리지 않고 
// 즉시 종료되어 콜스텍에서 제거된다.
/// 이후 타이머가 만료되면 setTimeout 함수의 콜백함수는 테스크 큐로 푸시되고 
// 콜스텍이 비어졌을 때 이벤트 루프에 의해 실행된다. 
// 결과값 g = 0

비슷한 아래 예제를 살펴보자.

const get = () => {
  const xhr = new XMLHttpRequest(); // XMLHttpRequest 객체 생성
  xhr.open("GET", "<http://localhost:3001/memo>"); // HTTP 요청 초기화
  xhr.send(); // HTTP 요청 전송
  xhr.onload = () => { // 비동기 구간
    if (xhr.status === 200) {
      return JSON.parse(xhr.response); // 1.
    } else {
      console.error("Error", xhr.status, xhr.statusText);
    }
  };
};

const response = get();
console.log(response); // undefined

여기서 결과값이 undefined인 이유?

  1. xhr.onload()의 반환문은 get함수의 반환문이 아니다. get 함수는 반환문이 없으므로 암묵적으로 undefined를 반환한다.
  2. const outer = () => { const inner = () => 123; inner(); } console.log(outer()); // undefined
  3. get함수가 onload 이벤트를 호출하는게 아니기 때문에 반환값을 캐치할 수 없다.

그렇다면, 상위 스코프에서의 선언은 어떨까?

let response;

const get = () => {
  const xhr = new XMLHttpRequest(); // XMLHttpRequest 객체 생성
  xhr.open("GET", "<http://localhost:3001/memo>"); // HTTP 요청 초기화
  xhr.send(); // HTTP 요청 전송
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      response = JSON.parse(xhr.response);
    } else {
      console.error("Error", xhr.status, xhr.statusText);
    }
  };
};

console.log(response); // undefined

여전이 undefined가 나온다. 그 이유는 xhr.onload()는 console.log(response)가 실행되고 난 이후에 실행되기 때문이다.

따라서 비동기 함수는 비동기 처리 결과를 외부에 반환할 수 없고, 상위 스코프의 변수에 할당할 수도 없다. 그러므로 이러한 문제점을 해결하기위해 콜백 함수를 사용한다.

필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와 비동기 처리가 실패하면 호출될 콜백 함수를 전달할 수 있다.

콜백함수의 사용의 문제점

콜백 지옥

const get = (url, successCallbak, failCallbak) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest(); 
  xhr.open("GET", url);
  xhr.send(); 
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      successCallbak(JSON.parse(xhr.response));
    } else {
      failCallbak(xhr.status);
    }
  };
};

const successCallbak = (response) => {
  console.log(response);
};

const failCallbak = (response) => {
  console.log(response);
};

get("<http://localhost:3001/memo>", successCallbak, failCallbak); //  {id: 1, title: '첫 메모 제목', body: '첫 메모 내용'}

이처럼 콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 하는 비동기 함수를 만들었다.

다음 예제를 보자.

const get = (url, callback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest(); // XMLHttpRequest 객체 생성
  xhr.open("GET", url); // HTTP 요청 초기화
  xhr.send(); // HTTP 요청 전송
  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      callback(JSON.parse(xhr.response));
    } else {
      console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
    }
  };
};

const url = "<http://localhost:3001/memo>";

get(`${url}/posts/1`, ({ userId }) => {
  get(`${url}/users/${userId}`, (userInfo) => {
    get(`${url}/${userInfo}`, (info) => {
      // ...
    });
  });
});

위 예제를 보면 GET 요청을 통해 서버로부터 응답을 받고 이 데이터를 사용하여 또다시 GET 요청을 한다. 콜백 지옥은 가독성을 나쁘게 하며 실수를 유발하는 원인이 된다.

에러 처리의 한계

또한 이러한 콜백 패턴의 문제점 중에서 가장 심각한 것은 에러처리가 곤란하다는 것이다.

이러한 한계로 ES6에서는 Promise가 도입되었다.

프로미스

Promise 생성자 함수는 비동기 처리를 수행할 콜백함수(executor 함수)를 인수로 전달받는데 이 콜백함수는 resolve와 reject 함수를 인수로 전달받는다.

프로미스의 형태

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
	// promise 함수의 콜백 함수 내부에서 비동기 처리를 수행한다.
	if(){ // 비동기 처리 성공 
		resolve('result');
	} else { // 비동기 처리 실패
		reject('failure reason')
	}
});

콜백 함수의 인수로 전달받은 resolve 함수를 호출하고, 비동기 처리가 실패하면 reject 함수를 호출한다.

const promiseGet = (url) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open("GET", url);
    xhr.send();
    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        console.log(JSON.parse(xhr.response));
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

promiseGet("<http://localhost:3001/memo>");

프로미스의 상태 정보

상태정보 의미 상태 변경 조건

pending 비동기 처리가 아직 수행되지 않은 상태 프로미스가 생성된 직후 기본 상태
fulfilled 비동기 처리가 수행된 상태(성공) resolve 함수 호출
rejected 비동기 처리가 수행된 상태(실패) reject 함수 호출

생성된 직후의 프로미스는 기본적으로 pending 상태다. 이후 비동기 처리가 수행되면 비동기 처리 결과에 따라 다음과 같이 프로미스 상태가 변경된다.

  • 비동기 처리 성공: resolve함수를 호출해 프로미스 fulfilled 상태로 변경한다.
  • 비동기 처리 실패 : reject 함수를 호출해 프로미스를 rejected 상태로 변경한다.

즉, 프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체이다.

프로미스 후속 처리 메서드

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 이에 따른 후속 처리를 해야 한다. 예를 들어, fulfilled 상태가 되면 프로미스의 처리 결과를 가지고 무언가를 해야 하고, 프로미스가 rejected 상태가 되면 프로미스의 처리 결과(에러)를 가지고 처리를 해야 한다.

이를 위해 프로미스는 후속 메서드 then, catch, finally를 제공한다.

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 후속 처리 메서드에 인수로 전달한 콜백 함수가 선택적으로 호출된다.

Promise.prototype.then

then 메서드는 두개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다.

  • 첫 번째 콜백 함수는 프로미스가 fullfilled 상태(resolve함수가 호출된 상태)가 되면 호출된다. 이때 콜백 함수는 프로미스 비동기 처리 결과를 인수로 전달받는다.
  • 두 번째 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태(reject 함수가 호출된 상태)가 되면 호출된다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 에러를 인수로 전달받는다.
new Promise((resolve) => resolve("fulfilled")).then(
  (v) => console.log(v),
  (e) => console.error(e)
);

new Promise((_, reject) => reject(new Error("rejected"))).then(
  (v) => console.log(v),
  (e) => console.error(e)
);

then 메서드는 언제나 프로미스를 반환한다. 만약 then 메서드의 콜백 함수가 프로미스를 반환하면 그 프로미스를 그대로 반환하고, 콜백 함수가 프로미스가 아닌 값을 반환하면 그 값을 암묵적으로 resolve 또는 reject 하며 프로미스를 생성해 반환한다.

Promise.prototype.catch

catch 메서드의 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태인 경우만 호출된다.

new Promise((_, reject) => reject(new Error("rejected"))).catch((e) =>
  console.error(e)
);

catch 메서드는 then(undefined, onRejected)와 동일하게 동작한다. 따라서 then 메서드와 마찬가지로 언제나 프로미스를 반환한다.

Promise.prototype.finally

fianlly는 한개의 콜백함수를 인수로 전달받는다. finally 메서드의 콜백 함수는 프로미스의 성공 또는 실패와 상관없이 무조건 한번만 호출된다.

new Promise((_, reject) => reject(new Error("rejected"))).finally(() =>
  console.log("finally")
);

배운 후속처리 메서드를 사용하여 구현해보자.😊

const promiseGet = (url) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open("GET", url);
    xhr.send();
    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

promiseGet("<http://localhost:3001/memo>")
  .then((res) => console.log(res))
  .catch((err) => console.log(err))
  .finally(() => console.log("bye!"));

프로미스의 에러 처리

프로미스에서의 에러 처리는 then의 두번째 콜백 함수로 처리허거나 catch를 이용하는 방법이 있다.

promiseGet("<http://localhost:3001/memo>").then(
  ((res) => console.log(res), (err) => console.log(err))
);

// 권장하는 방법!
promiseGet("<http://localhost:3001/memo>")
  .then((res) => console.log(res))
  .catch((err) => console.log(err));

catch 메서드를 모든 then 메서드를 호출한 이후에 호출하면 비동기 처리에서 발생한 에러 뿐만 아니라 then 메서드 내부에서 발생한 에러까지 모두 캐치할 수 있다. 그러니 두번째 방법을 권장한다.

프로미스 체이닝

then, catch, finally 후속 처리 메서드는 언제나 프로미슬르 반환하므로 연속적으로 호출할 수 있다. 이를 프로미스 체이닝(promise chaining)이라고 한다.

프로미스 정적 메서드

Promise는 5가지가 있다.

Promise.resolve/ Promise.reject

이미 존재하는 값을 래핑하여 프로미스를 생성하기 위해 사용한다.

const resolvedPromise = Promise.resolve([1, 2, 3]);
resolvedPromise.then((res) => console.log(res)); // [1, 2, 3]의 resolve프로미스 생성

const rejectedPromise = Promise.reject(new Error("error"));
rejectedPromise.then((res, err) => console.log(err));

Promise.all

여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬처리 할 때 사용한다.

const requestData1 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 2000));
const requestData2 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const requestData3 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 2000));

const res = [];

// 순차적으로 실행
requestData1().then((data) => {
  res.push(data);
  return requestData2();
});

requestData2()
  .then((data) => {
    res.push(data);
    return requestData3();
  })
  .then((data) => {
    res.push(data);
    console.log(res);
  });

// 병렬적으로 실행
Promise.all([requestData1(), requestData2(), requestData3()])
  .then(console.log)
  .catch((err) => console.error(err));

Promise.all 메서드는 인수로 전달받은 배열의 모든 프로미스가 모두 fullfulled 상태가 되면 종료한다. 따라서 Promise.all 메서드가 종료하는 데 걸리는 시간은 가장 늦게 fulfilled 상태가 되는 프로미스의 처리 시간보다 조금 더 길다. 이때 첫 번째 프로미스가 가장 나중에 fulfilled 상태가 되어도 Promise.all 메서드는 첫번째 프로미스가 resolve한 처리 결과부터 차례대로 배열에 저장해 그 배열을 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다. 즉 처리 순서가 보장된다.

Promise.race

Promise race 메서드는 모든 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리는 것이 아니라 가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다.

const requestData1 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 3000));
const requestData2 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const requestData3 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1000));

Promise.race([requestData1(), requestData2(), requestData3()])
  .then(console.log)
  .catch((err) => console.error(err)); // 3

전달된 프로미스가 하나라도 rejected 상태가 되면 에러를 reject하는 새로운 프로미스를 즉시 반환한다.

Promise.allSettled

Promise.allSettled는 프로미스 요소로 갖는 배열 등의 이터러블 인수로 전달받는다. 그리고 처리결과를 배열로 반환한다.

Promise.allSettled([
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1, 2000))),
  new Promise((_, reject) =>
    setTimeout(() => reject(new Error("Error")), 1000)
  ),
]).then(console.log);

/*
{status: 'fulfilled', value: 1}
{status: 'rejected', reason: Error: Error at <http://127.0.0.1:5501/asynchronous/index.js:4:29>}
*/

마이크로태스크 큐

setTimeout(() => console.log(1), 0);

Promise.resolve()
  .then(() => console.log(2))
  .then(() => console.log(3));
	// 2 -> 3 -> 1

위 예제에 당연히 1 → 2 → 3의 순으로 출력될 것으로 보이지만 2 → 3 → 1의 순서로 출력된다. 그 이유는 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 태스크 큐가 아니라 마이크로 태스트 큐에 저장되기 때문이다.

마이크로 태스크 큐는 태크스 큐보다 우선순위가 높다.

fetch

fetch 함수는 XMLHttpRequest 객체와 마찬가지로 HTTP 요청 전송 기능을 제공하는 클라이언트 사이드 Web API이다.

fetch 함수에는 HTTP 요청을 전송할 URL과 HTTP 요청 메서드, HTTP 요청 헤더, 페이로드 등을 설정한 객체를 전달한다.

const promise = fetch(url, [, option])

fetch 함수는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 Promise 객체를 반환한다.

get요청을 보내보자.

fetch("<http://localhost:3001/memo>").then((response) => console.log(response));

Response 객체를 래핑한 프로미스를 반환하므로 후속 처리 메서드 then을 통해 프로미스가 resolve한 Response객체를 전달받을 수 있다.

fetch("<http://localhost:3001/memo>")
  .then((response) => response.json())
  .then((response) => console.log(response));

resonse는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체이다. Json 메서드를 사용하여 Response 객체에서 HTTP 응답 몸체를 취득하여 역직렬화 한다.

fetch 함수에서는 에러 처리에 주의해야 한다.

fetch("<http://localhost:3001/memo1>")
  .then(() => console.log("ok"))
  .catch(() => console.log("error")); //ok

부적절한 url을 지정했으나 404 error가 발생하고 ok가 찍혔다. 그 이유는 fetch 함수가 반환하는 프로미스는 기본적으로 404 not Found나 500 Internal Server Error와 같은 HTTP 에러가 발생해도 에러를 reject하지 않고 불리언 타입의 ok 상태를 false로 설정한 Response 객체를 resolve 한다. 오프라인 등에서 네트워크 장애나 CORS 에러에 의해 요청이 완료되지 못한 경우에만 프로미스를 reject 한다.

fetch("<http://localhost:3001/memo1>")
  .then((response) => {
    if (!response.ok) throw new Error(response.statusText);
    return response.json();
  })
  .then((data) => console.log(data))
  .catch(() => console.log("error"));

따라서 ok 상태를 확인해야 한다. 참고로 axios는 모든 HTTP 에러를 reject하는 프로미스를 반환한다.

 

reference

모던 Javascript Deep Dive - 이웅모

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