async/await, continuation, Actor

async/await

1. 기존 completion handler를 통한 비동기 처리 방식은 여러 이슈 존재
   1. 에러 처리를 위해 모든 case에서 completion handler를 호출했는가
   2. self property에서 retain cycle이 발생할 가능성
   3. completion handler가 중첩되어 호출되는경우 떨어지는 가독성, 콜백지옥
2. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 Swift에 코루틴(coroutine) 모델을 도입
   
   1. Coroutine은 함수가 동작하는 도중 특정 시점에 suspend(일시정지)할 수 있고, resume(다시 재개)할 수 있게 한다.
   2. 비동기함수(async/await)를 사용하여 비동기 코드를 마치 동기 코드인것 처럼 작성 할 수 있다
3. async
   1. 해당 함수가 비동기 함수임을 나타낸다
   2. 함수를 async로 표시하면 일시 중단(to suspend)하도록 허용한다.
   3. 함수가 자신을 일시 중단하면, 그 함수를 호출한 호출자도 일시 중단이 된다. → 호출자도 async 이어야함
4. await
   1. async 키워드가 표시된 메소드나 함수의 리턴을 기다린다. suspension point 임을 나타냄
   2. 호출된 함수가 결과값 혹은 오류를 던진 이후, suspension point에서 resume(실행을 재개)할 수 있다.
   3. 비동기 함수가 일시 중단되는 동안 쓰레드는 차단되지 않는다 따라서 시스템은 해당 쓰레드에 다른 작업을 자유롭게 예약할 수 있다.
5. suspend → resume의 과정
   1. 1. await 키워드를 만나면 suspension point로 지정하고 일시정지 (suspend)
   2. 2. 스레드의 제어권을 시스템에게 넘겨줌 => 스레드 양보(yielding)
   3. 3. 비동기 작업 완료
   4. 4. 시스템이 다시 비동기 함수에게 스레드 제어권을 넘겨줌
   5. 5. suspension point에서 작업 재개 (resume)
6. 일반적으로 함수는 정해진 스레드에서 처리한다. 따라서 처리해야 할 작업이 많아지면 생성되는 스레드도 증가하게 되어 컨텍스트 스위칭 비용이 증가하는 이슈 존재하지만, 비동기 함수가 suspend 되는 과정에는 추가적인 스레드의 생성 없이 작업할 수 있도록 시스템이 적절한 스레드로 배정하는 과정이 포함되어 있으며 이와 같은 맥락으로 resume할때 배정받는 쓰레드는 이전과 같지 않을 수 있다

 

continuation

1. 기존의  completion handler closure를 continuation을 활용하여 async 코드 변경할수 있다
2. Swift Concurrency에 도입된 코루틴에서는 비동기 함수의 실행을 stack과 heap에서 관리하는데 heap에 suspension point에서 실행하는데 필요한 함수 컨텍스트들을 저장
3. 힙에 저장된 정보는 스레드 간 공유가 가능하므로 resume시 다른 스레드가 할당되더라도 일시정지된 함수의 상태를 추적해 어디서부터 재개할지 알 수 있다.
4. suspend 되었던 함수가 resume 되면, stack의 최상단 frame이 해당 함수 frame으로 교체되고 이미 heap에 함수 컨텍스트가 저장되어 있기 때문에 새로운 stack frame을 생성하지 않고 교체만으로도 동작

// 기존 closure를 활용한 코드
func request(completion: ((String) -> Void)) {
    completion("Hello")
}

func run() {
    request(completion: {
        print($0)
    })
}

// continuation으로 감싸 async로 변경할수 있다
func requestAsync() async -> String {
    return await withCheckedContinuation { continuation in
        request(completion: {
            continuation.resume(returning: $0)
        })
    }
}

func run() {
    Task {
        let result = await requestAsync()
        print(result)
    }
}

 

Actor

• Swift 5.5 부터 추가된 새로운 타입
• Class와 비슷하게 특수 구조체를 설계할 수 있는 레퍼런스 타입
• 스레드 안정성을 보장하기 위해 동시에 하나의 Task에서만 접근을 보장
• var로 선언된 가변형 프로퍼티는 외부에서 수정 시에는 외부와 격리되는 규제를 받는다
• actor의 프로퍼티와 메서드를 외부에서 참조하려면 반드시 await로 접근

 

 

 

 

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Structured Concurrency  

 

 

 

 

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참고

https://seorenn.tistory.com/197

http://minsone.github.io/swift-concurrency-continuation

https://github.com/apple/swift-evolution/blob/main/proposals/0296-async-await.md

https://sujinnaljin.medium.com/swift-async-await-concurrency-bd7bcf34e26f

https://tech.devsisters.com/posts/crunchy-concurrency-swift/

https://developer.apple.com/tutorials/app-dev-training/managing-structured-concurrency

 

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