[TECH] Kotlin Coroutine을 써야하는 이유

[티끌] 티끌 Android Kotlin Coroutine을 써야 하는 이유와 사용법
 
안녕하세요 티플의 안드로이드 개발자 정채현입니다😆😆😆😆

이번에는 멀게만 느껴지고 처음 보면 어렵게 느껴지는 개념을 저도 정리하면서 확인하는 시간을 가져보려고 합니다!

안드로이드를 개발하는 사람이라면 Coroutine을 들어보셨을 거라 생각합니다.

Coroutine은 무엇이고 비동기 처리는 무엇인지 알아보러 가봅시다.💨

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👩‍💻 Coroutine? 코루틴이 뭐야?

코루틴을 압축해서 설명하자면 쉬운 비동기 처리로 코드를 쉽고 가독성 높게 작성할 수 있는 특징을 가진 도구입니다.

코루틴(Coroutines)은 Kotlin에서 동시성을 간단하게 처리할 수 있게 하는 기능 중 하나입니다.

코루틴은 비동기 코드를 동기적으로 작성하는 것처럼 보이게 하여 코드의 가독성을 높이고, 복잡한 콜백이나 다른 동시성 패턴에 비해 쉽게 작성할 수 있게 합니다.

 

코루틴은 위키피디아에서 아래와 같이 정의하고 있습니다.

실행의 지연과 재개를 허용함으로써, 비선점적 멀티태스킹을 위한 
서브 루틴을 일반화한 컴퓨터 프로그램 구성요소

*비선점적 멀티태스킹

• 선점형 : task가 cpu를 사용하고 있더라도 이걸 뺏어서 중단시킬 수 있습니다.
• 비선점형 : task가 cpu 사용권을 할당받았을 때 스케줄러가 강제로 cpu사용권을 뺏을 수 없습니다. 

코루틴은 병행성은 제공하지만, 병렬성은 제공하지 않습니다.

• 병행성(Concurrency) : 물리적으로 병렬로 작업이 실행되는 것은 아니지만 그렇게 보이는 것 (논리적으로 병렬로 작업이 실행되는 것처럼 보이는  처리 = 동시성)
• 병렬성(Parallelism) : 물리적으로 병렬로 작업이 실행되는 것 (실제로 동시에 작업이 처리)

 

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👩‍💻 코루틴을 왜 써야 하는데?

Task1, Task2, Task3 이 완료되어야 사용자가 값을 보려면 총 28초가 걸리게 됩니다.(11+14+3 = 28) 
서버에서 큰 데이터를 가져오는 경우를 생각해보면 사용성이 굉장히 떨어지게 되겠죠?

너무 많이 기다리게 된다면 일부 사용자는 화를 내며 앱을 제거할 수도 있습니다 🤯

이 모든 데이터를 병렬로 다운로드할 수 있다면 어떨까요? 총 14초면 데이터를 처리할 수 있습니다.

 

하지만 빠르다고 모든게 좋은 건 아닙니다! 

구조화되지 않은 동시성은 모든 작업의 완료를 보장하지 않기 때문에 실제로 상위 코루틴이 완료된 후에도 

하위 코루틴은 계속 실행될 수 있습니다. 

이런 경우는 예측하지 못한 값 또는 오류가 발생할 수 있습니다.

 

그렇기 때문에 코루틴은 비동기 빌더를 사용하고 반환값에 wait 함수 호출을 사용하는 등의 방식으로 해결할 수 있습니다.

설명을 위해 코루틴에 대한 더 자세한 내용으로 이어가겠습니다.

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👩‍💻 코루틴을 어떻게 사용하지?

의존성 주입 build.gradle

coroutine_version = "1.6.0"
//coroutine
implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-core:$coroutine_version"
implementation "org.jetbrains.kotlinx:kotlinx-coroutines-android:$coroutine_version"

코루틴의 주요 요소:

1. suspend :  suspend fun으로 선언한 함수는 코루틴 내에서만 호출될 수 있습니다. 이 함수는 중간에 일시 중지될 수 있고 나중에 다시 시작될 수 있습니다.
2. launch: 코루틴을 시작하기 위한 함수입니다. 주로 비동기 작업에 사용됩니다.
3. async/await: 비동기 작업을 시작하고 결과를 기다리기 위한 패턴입니다.
4. runBlocking: 주로 테스트나 메인 함수에서 사용되는 블로킹 함수입니다.

코루틴 Dispatchers:

코루틴은 특정 CoroutineDispatcher에서 실행됩니다. 용도에 맞는 Dispatcher를 사용해서 작업하면 됩니다.

1. Dispatchers.Main: 주 UI 스레드에서 작업을 실행하기 위한 디스패처입니다. UI 업데이트나 애니메이션 등의 작업에 적합합니다. Android에서는 Dispatchers.Main이 메인 스레드에 연결됩니다. => UI 작업
2. Dispatchers.IO :입출력 작업(네트워크 호출, 데이터베이스 작업 등)에 최적화된 디스패처입니다. => 네트워크나 데이터베이스 작업
3. Dispatchers.Default: CPU 집중적인 작업에 최적화된 디스패처입니다. 예를 들어, 큰 리스트의 정렬이나 계산 작업 등에 사용됩니다. => CPU 집중적인 작업
4. Dispatchers.Unconfined: 특정 스레드에 종속되지 않는 디스패처입니다. 주로 테스트 용도로 사용됩니다. => 테스트

ex. launch를 사용하여 코루틴을 시작하고, Dispatchers.IO에서 네트워크에서 데이터를 가져온 후, Dispatchers.Main에서 UI를 업데이트하는 경우

suspend fun fetchDataFromNetwork(): String { //suspend fun -> 코루틴내에서만 호출
    // 네트워크 또는 DB와 같은 비동기 작업을 가정
    delay(1000)  // 비동기 지연 함수로 1초 지연을 나타냅니다.
    return "데이터 받아오기 완료"
}

fun updateUI(data: String) {
    println("UI 업데이트: $data")
}

fun main() {
    runBlocking {  // 테스트 및 예제 목적으로 runBlocking 사용
        launch(Dispatchers.IO) {
            // IO 작업 수행
            val data = fetchDataFromNetwork()

            withContext(Dispatchers.Main) {
                // UI 업데이트
                updateUI(data)
            }
        }
    }
}

 

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👩‍💻 코루틴 적용하기

코루틴에 대한 기본 이해가 되었다면 실제로 우리 코드에서 코루틴을 작성하기 위해 더 알아보겠습니다.

(내용이 깁니다.. 아래에 요약본 있습니다.)

• withContext: 주로 현재 코루틴의 실행 컨텍스트를 임시로 변경하는 데 사용됩니다.
• CoroutineScope: 코루틴의 생명 주기를 명시적으로 관리하고 제어하는 데 사용됩니다.
• ViewModelScope: Android ViewModel에 내장된 스코프로, ViewModel의 생명 주기에 자동으로 연결됩니다.

기본적으로 withContext는 작업의 실행 컨텍스트를 변경하는 데, CoroutineScope와 ViewModelScope는 코루틴의 생명 주기를 관리하는 데 초점을 둡니다.

1. withContext

• 설명: withContext는 코루틴의 실행 컨텍스트를 변경하는 데 사용됩니다. 주로 다른 Dispatcher로 코루틴을 이동하여 작업을 실행할 때 사용됩니다.

suspend fun fetchDataFromDatabase(): Data {
    return withContext(Dispatchers.IO) {
        // DB로부터 데이터를 가져옴
        database.getData()
    }
}

 

2. CoroutineScope

• 설명: CoroutineScope는 코루틴의 생명 주기를 제어하고 관리하는 데 사용됩니다. 특정 스코프 내에서 시작된 코루틴은 해당 스코프의 생명 주기에 종속됩니다.
• 예시: Activity나 Fragment의 생명 주기와 코루틴의 생명 주기를 동기화하고자 할 때 사용됩니다.

class MyActivity : AppCompatActivity(), CoroutineScope by CoroutineScope(Dispatchers.Main) {
    override fun onDestroy() {
        super.onDestroy()
        cancel() // 모든 코루틴 취소
    }

    fun loadData() {
        launch {
            // 데이터 로딩 로직
        }
    }
}

 

 

3. ViewModelScope

• 설명: ViewModelScope는 Android의 ViewModel과 연결된 코루틴 스코프입니다. ViewModel이 클리어될 때 해당 스코프 내의 모든 코루틴도 자동으로 취소됩니다. 이를 통해 메모리 누수나 필요 없는 작업의 실행을 방지할 수 있습니다.
• 예시: ViewModel 내에서 데이터를 로드할 때 사용됩니다.
• kotlinCopy code class MyViewModel : ViewModel() { fun loadData() { viewModelScope.launch { // 데이터 로딩 로직 } } }

class MyViewModel : ViewModel() {
    fun loadData() {
        viewModelScope.launch {
            // 데이터 로딩 로직
        }
    }
}

 

async  await

async와 await는 코루틴에서 비동기 작업의 결과를 가져오기 위해 사용되는 패턴입니다. 주로 여러 비동기 작업을 동시에 시작하고 그 결과를 모아서 처리할 때 유용합니다.

• async: 이 함수는 주로 결과를 반환하는 비동기 작업을 시작하기 위해 사용됩니다. async로 시작된 코루틴은 Deferred 객체를 반환하며, 이 객체를 통해 나중에 결과를 가져올 수 있습니다.
• await: Deferred 객체에서 실제 결과를 가져오기 위해 사용되는 함수입니다. 이 함수는 해당 비동기 작업이 완료될 때까지 현재의 코루틴 실행을 일시 중단합니다.

사용 예:

suspend fun fetchData(): Deferred<String> = coroutineScope {
    async {
        delay(1000)  // 1초 동안 지연
        "Data Fetched"
    }
}

suspend fun main() {
    val deferredData: Deferred<String> = fetchData()
    
    println("Doing some other work...")
    
    val data: String = deferredData.await() // 여기에서 코루틴은 fetchData의 결과를 기다립니다.
    println(data)  // "Data Fetched"를 출력합니다.
}

 

OnCleared

ViewModel 내부에서 코루틴을 사용할 때 onCleared를 오버라이드해야 합니다.

1. 자원 해제: ViewModel이 더 이상 필요하지 않을 때, 즉 관련된 UI 컴포넌트(예: 액티비티나 프래그먼트)가 파괴되었을 때 onCleared는 호출됩니다. 이때 실행 중인 코루틴을 취소하여 불필요한 작업을 중단하고 관련 자원을 해제하기 위해 onCleared를 오버라이드합니다.
2. 메모리 누수 방지: 코루틴이 계속 실행되면서 ViewModel이 파괴된 후에도 참조가 유지될 경우 메모리 누수가 발생할 수 있습니다. 코루틴을 적절히 취소함으로써 이러한 누수를 방지할 수 있습니다.

⇒ ViewModel에서 이러한 문제를 해결하기 위한 ViewModelScope를 사용합니다.

 

Structured Concurrency

코루틴은 Structured Concurrency, Unstructured Concurrency 두 가지로 이루어져 있습니다.

그 중 Unstructured Concurrency를 쓰면 예외가 일어나는 경우가 있어 Structured Concurrency를 써야합니다.이 문제는 CoroutineScope를 사용하면 해결할 수 있습니다.

Structured Concurrency를 사용하면 코루틴이 자동으로 취소되어 예외 처리가 더욱 안전하게 이루어집니다. CoroutineScope를 사용하여 적절한 CoroutineContext를 설정하고, launch나 async를 사용하여 코루틴을 실행하는 것이 좋습니다. Unstructured Concurrency를 사용하는 경우 예외 처리를 위한 추가적인 코드가 필요하기 때문에 주의해야 합니다.

 

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👩‍💻 코루틴 요약!

직접 한땀 한땀 피그마로 요약한 내용입니다! 🫠

 

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👩‍💻 마치며

이번 글은 이야기가 방대해서 방전되었습니다...🪫

역시 지식은 깊어질수록 어려운 거 같습니다...! 

오늘 하루 모두 행복한 시간 보내셨으면 좋겠습니다 💛

 

다음 글도 기대 부탁드리겠습니다:)🤗

감사합니다!!

 

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