드디어 코틀린의 핵... 코루틴

2021년 6월 24일

[참고 도서]
- 다재다능 코틀린 프로그래밍

코루틴?

논블로킹(실행하는데 시간이 걸리는 작업)을 위해서 코루틴을 사용한다
- 일시중단이 가능한 함수와 함께 사용한다
- 중간에 실행/중단될 수 있다
- 컨티뉴에이션은 추후 함수 호출을 이어하기 위해 함수의 내부 상태를 보호하는 데이터 구조이다

코루틴과 동시 실행

병렬 vs 동시성

먹으면서 듣는 것 ⇒ 병렬
먹으면서 말하는 것 ⇒ 동시성
동시라는 말이 들어가 있어서 동시에 할 수 있는거 아니야? 하고 있는데...

코루틴

일반적으로 실행이 완료된 이후 반환되는 함수는 서브루틴이다
- 엔트리포인트가 1개이다
- 서브루틴 호출 사이에서는 아무런 상태 관리를 하지 않는다
**코루틴** 은 여러개의 엔트리포인트가 있다
- 호출 사이에 상태를 기억할 수 있다
  - 호출 간 협력이 가능하다
  - 이전에 멈춘 지점부터 다시 시작한다
- 실행 플로우를 스위칭하며 동시에 실행한다 (A → B → A → B)

코루틴을 이용한 동시 실행

코루틴은 일급객체이다
무한 시퀀스, 이벤트 루프, 협력함수에서 동시 실행을 위해 사용된다
- 순차실행/동시실행 + 같은 컨텍스트/다른 컨텍스트 조합

1. 순차적으로 실행하기

fun task1() { ... }
fun task2() { ... }

run {
	task1()
	task2()
	print("finish")
}

일반적인 함수 호출로 순차적으로 실행된다

2. 코루틴으로 변경

import kotlinx.coroutines.*

fun task1() { ... }
fun task2() { ... }

runBlocking {
	task1()
	task2()
	print("finish")
}

코루틴을 사용해 동시에 실행되도록 변경하였다
- runBlocking 함수가 전달받은 람다를 코루틴에서 실행해준다
- 현재 코루틴이 1개만 동작하므로 순차적으로 실행하는 것과 동일하게 동작한다...

3. 여러개의 코루틴으로 동시 실행

runBlocking {
	launch { task1() }
	launch { task2() }
	print("finish")
}

launch 함수가 전달된 람다를 실행시키는 새로운 코루틴을 시작한다
- setInterval 이 반환하는 것처럼 launch 함수도 job을 반환해서 이후에 작업 취소를 요청할 수 있다

4. 서스펜션 포인트와 인터리빙 호출

서스펜션 포인트: 현재 실행중인 작업을 중지(suspend)하고 다른 작업을 실행시키는 함수 ⇒ delay(), yield()
- delay와 yield로 대기중인 다른 작업을 실행할 기회를 준다
suspend 키워드로 어노테이션된 함수에서 서스펜션 포인트를 사용할 수 있는데 async-await 처럼 suspend-delay, suspend-yield 로 사용해야한다

suspend fun task1() {
	print(1)
	yield()
	print(3)
}
suspend fun task2() {
	print(2)
	yield()
	print(4)
}

runBlocking {
	launch { task1() }
	launch { task2() }
	print("finish")
}

suspend-yield 로 실행 흐름을 task1 → task2 → task1 → task2 넘겨주면서 실행하게 된다
이런 코루틴을 언제 쓰게 될까?
- 공유자원을 경쟁하는 경우
- 순차실행 보다 코루틴을 사용해 미리 호출해두고 작업이 완료되기 기다리는 동안 다른 작업을 실행할 수 있다

코루틴의 컨텍스트와 스레드

동일 스레드에서 코루틴을 호출해서 작업 흐름을 넘겨주더라도 결국 하나의 스레드에서 작업하는 것은 한계가...
그렇다면 코루틴을 통해 실행 컨텍스트와 스레드를 원하는 곳을 이동하게 된다면?
- 좀 더 빠른 병렬적인 작업이 이뤄질 수 있겠다

컨텍스트 명시적 세팅

코루틴이 실행될 컨텍스트를 launch와 runBlocking 함수에 전달해서 설정한다
```
runBlocking {
	launch(Dispatchers.Default) { task1() }
	launch { task2() }
	print("finish")
}

// task1 => Thread[DefaultDispatchers-worker]
// task2 => Thread[main]
```
- 명시적으로 코루틴이 실행될 컨텍스트를 전달해서 병렬/동시 실행을 할 수 있다

커스텀 풀에서 실행

싱글 스레드 풀 에서 코루틴을 실행시키면 병렬이 아닌 동시 실행된다
- 풀 안에 싱글 스레드가 있기 때문에
싱글 스레드 실행자를 만들고 컨텍스트를 가져온다
```
Executors.newSingleThreadExecutor().asCoroutineDispatcher().use { context ->
  runBlocking {
		launch(context) { task1() }
		launch { task2() }
		print("finish")
	}	
}
```
- 싱글 스레드의 컨텍스트를 가져와서 실행
- use 함수로 실행자를 자동 관리해줘서 닫히지 않아서 스레드 관리가 안되는 오류를 방지한다
- Executors.newSingleThreadExecutor - 싱글 스레드 풀
- Executors.newFixedThreadPool - 멀티 스레드 풀
서스펜션 포인트 이후 스레드 스위칭이 필요한 경우
- launch 파라미터로 전달

코루틴 디버깅

runBlocking 와 launch 에 CoroutineName() 인스턴스를 전달하면 코루틴 이름을 할당할 수 있다
```
runBlocking(CoroutineName("top")) {
	withContext(Dispatchers.Default) { task1() }
	launch(Dispatchers.Default + CoroutineName("task")) { task2() }
	print("finish")
}
```
- withContext 로 현재 실행중인 코루틴 컨텍스트를 변경하였다

async-await

launch 가 setInterval처럼 job을 반환하기에 다른 결과값을 구할 수 없다
- 비동기 처리를 하고 결과를 받기 위해서는 async-await을 사용한다
async는 Deffered
객체를 반환한다
- 코루틴 상태체크, 취소 등 작업을 할 수 있는 await를 반환한다
await은 스레드의 실행은 차단하지 않고 실행의 흐름 자체를 차단한다
- 코루틴의 결과를 리턴한다

runBlocking {
	val log: Deffered<String> = async(Dispatchers.Default) {
		"async"
	}

	print("finish")
	print(log.await())
}

await 메소드를 호출하면 async에 의해서 실행된 코루틴이 완료되기를 기다리고 출력한다

연속성

코루틴은 작업을 중단시키거나 스레드 변경을 할 수 있다
- 그렇다면 코루틴에서 사용되는 스레드 사이에 작업 상태를 전달해서 유지할 수 있을까? ⇒ 연속성
연속성을 사용해 한 스레드에서 실행 상태를 capture하고 preserve할 수 있다
- 상태가 필요한 다른 스레드에서 이를 불러올 수 있다
컴파일러가 코루틴 작업을 위해 Continuation을 사용한다
- Continuation을 잘 사용하는 것이 핵심!

무한 시퀀스

시퀀스?

listOf와 sequenceOf의 차이점으로 생겨난 반복 연산 퍼포먼스(Chapter 11 내부 반복과 지연연산)
- 콜렉션을 미리 만들 필요가 없기 때문에
- 이미 생성된 값을 사용하면 되고
- lazy연산으로 값이 필요한 시점에 생성하기 때문에

시퀀스와 이터레이터

sequence와 iterator 함수를 사용해서 무한한 값을 생성하는 코루틴을 만들때 명확하게 해준다

결론

코루틴은 컨티뉴에이션의 개념을 기반으로 한다
concurrency(동시성)과 다중 엔트리포인트를 가지고 있는 함수이다
코루틴으로 호출된 함수들 사이에서 상태를 전달할 수 있다
- 상태를 전달하기 때문에 언제든 중단하고 그 중단된 포인트에서 다시 시작할 수 있다
스레드나 자원이 필요한 다른 지연되는 작업에 대해 제어의 흐름을 넘길 수 있다
- 코루틴이 실행되고 있는 스레드를 변경하거나
- async-await을 사용해 병렬로 실행하고 나중에 결과를 얻을 수 있다
무한 시퀀스와 바운드가 없는 콜렉션을 반복하는 이터레이터를 만들 수 있다
코루틴 ⇒ 비동기 + 동시성

🚨?!?!?

동시성
- 동시에 된다고?
- 그럼 병렬과 다른게 뭘까
- 순차, 동시, 병렬을 구분해보자
- 순차는 말그대로 순서대로 하나씩 처리하는 것
- 병렬은 각각 다른 스레드에서 각각 실행되는 병렬적인 상황으로 서로 공유되지 않고 평행한 상태
  - 입과 귀로 먹으면서 듣는다
- 동시는 각각 다른 스레드에서 각각 실행되는 것은 병렬과 같지만 동시라는 같은 시점을 바라본다는 의미를 깊이 생각해본다
  - 입으로 말하면서 먹는다
  - 먹는게 끝나고 나서 말하는 것은 순차 실행이다
  - 그러나 먹으면서 말하려면 먹는 중간에 말해야하는데 그럼 하려는 무언가를 왔다갔다 상태를 바꿔가면서 실행되어야하는 것

🙈 더 알아보기

코루틴?
- 코루틴을 사용해 다른 작업을 병렬적으로 처리하려고 한다고 해도 전체적인 소요시간은 동일한게 아닐까?
- A + B + C + D와 A + C + B + D는 같다
- 만약 A와 C가 엄청난 연산을 필요로해서 작업시간이 오래걸린다면?
- 코루틴을 사용해 A를 호출하고 연산하는 동안 C로 넘어가서 호출하고 연산하는 동안 B를 그리고 D를 호출하는 이런 방식이라면?
- A + B + C + D와 A + C + B + D는 다르다!?
- 참고: 코루틴과 스레드 더 모르겠다...