[iOS] 동기 vs 비동기, Serial vs Concurrent 이해하기

 

동기와 비동기에 대해 들었던 세션 내용을 더 딥하게 이해해보려 한다!

동기와 비동기 개념에 대해 공부해보자✍🏻

 

GCD - Grand Central Dispatch 

1. 쓰레드 (Thread)

우선 쓰레드란..??!

컴퓨터 프로그램을 실행하는데 사용되는 가장 작은 실행 단위를 의미한다.

 

쓰레드는 프로세스 내에서 실행되는 작은 단위의 실행 흐름이다.

각각의 쓰레드는 독립적으로 실행될 수 있으며, 여러 쓰레드가 동시에 작업을 수행할 수 있다.

이러한 다중 쓰레드 작업은 시스템 자원을 효율적으로 활용하고, 병렬적으로 작업을 처리할 수 있도록 도와준다!

 

이러한 내용이 무슨 뜻이냐!

"쓰레드 👉 동시에 일을 할 수 있는 것의 단위" 정도로만 기억하면 된다.

 

메인 쓰레드 이외의 쓰레드가 필요한 이유는 뭘까??

메인 스레드는 네트워크 통신을 배우기 이전에 작업할 때 모든 일을 다 담당하고 있었다. 이 모든 일에는 UI를 그리는 일도 포함된다!

특히나 UI는 메인 스레드에서만 업데이트가 가능하다. 그래서 시간이 좀 걸리는 네트워크 통신과 같은 동작도 메인스레드에게 시킨다면 네트워크 통신을 하는 동안에 다른 일을 못해서 앱의 화면이 멈출 수 있다는 점.

때문에 메인 쓰레드 이외의 쓰레드의 필요성이 생긴다.

 

2. GCD (Grand Central Dispatch)

GCD란 iOS에서 쓰레드를 관리하는 API이다.

다만 직접적으로 쓰레드에게 일을 시키는 건 아니고, 디스패치큐를 통해 작업을 분산해주고 이 쓰레드의 숫자를 관리해주는 역할을 한다.

 

"어떤 일을 누가 어떻게 할지 관리하는 것" 으로 기억하면 좋다.

 

3. DispatchQueue

GCD는 디스패치큐(DispatchQueue)를 통해서 task들을 관리한다.

이름에서 알 수 있듯이 queue 구조로 되어있어서 FIFO(First In First Out)의 순서를 가진다.

DispatchQueue.main.sync { // 동기, 순차

}

DispatchQueue.main.async { // 비동기, 순차

}

DispatchQueue.global().sync { // 동기, 동시

}

DispatchQueue.global().async { // 비동기, 동시

}

정리하자면 이런 구조이다!

• DispatchQueue : iOS 에서 동시성 프로그래밍을 돕기위해 제공하는 queue
• global : Dispatch Queue 의 종류
• async : 비동기

🍯 사실 실제로 코드를 작성하다 보면 DispatchQueue.main.async, DispatchQueue.global().async 만 주로 사용한다 🍯

 

동기(Synchronous) vs 비동기(Asynchronous)

1. 동기(Synchronous)

동기란 순차적으로 진행되는 것을 의미한다.

한 작업이 시작되면 그 작업이 완료될 때까지 다음 작업은 대기한다.
즉, 작업이 차례대로 실행되며, 한 작업이 끝날 때까지 다음 작업이 기다리게 된다.
이렇게 되면 작업들이 순차적으로 실행되므로 순서가 중요한 경우에 사용된다!

 

즉 동기란 어떤 동작이 끝나는 것을 ‘기다리는 것’ 이다.

 

우리는 지금까지 코드를 작성하면 위에서부터 한줄씩 순서대로 실행이 되었고

사실은 ‘매 line이 실행되는 것을 기다리고 다음 line이 실행되고’ 를 반복하고 있었다.

 

동기 사용 시 주의할 점!

• 메인에서 다른 큐로 보낼 때는 sync 사용 금지!
  • → 메인 쓰레드는 UI 작업을 해야하는데 업데이트가 끝날 때까지 기다리게 되면 화면 동작 오류 발생 가능성 있음
•  현재와 같은 큐에 sync 작업 보내기 금지!
  • → 같은 큐에 동기적으로 작업을 보내면 데드락 발생
• 메인 쓰레드에서 DispatchQueue.main.sync 사용 금지
  • → 위와 같은 이유

 

2. 비동기 (Asynchronous)

비동기란 순차적으로 기다리지 않고, 여러 작업이 동시에 진행되는 것을 의미한다.

 

동기와 반대로 한 작업이 시작되더라도 결과를 기다리지 않고 다음 작업이 시작될 수 있다.

비동기 작업은 대표적으로 네트워크 요청(서버와의 통신), 파일 입출력, 사용자 입력 대기 등과 관련이 있다.

비동기적인 작업을 사용하면 여러 작업이 동시에 처리되기에 시스템 자원을 효율적으로 사용할 수 있다!

또한 끝나는 시간은 클로저를 통해 해당 시점을 알 수 있다! → completion (작업이 끝났음을 알리는 클로저)

 

즉, 동기와는 반대로 어떤 동작이 끝나는 것을 기다리지 않는다. 그래서 현재 진행중인 스레드에서 바로 다음 동작(다음 line)을 실행한다.

이전 작업을 기다리지 않기 때문에 ‘시간이 절약된다’ 라는 가장 큰 장점이 있다.

Serial vs Concurrent

일반적으로 다음과 같은 두 가지 유형의 DispatchQueue가 사용된다.

• Serial Queue (직렬 큐)
• Concurrent Queue (병렬 큐)

내용은 이어서 알아보자.

1. Serial Queue (직렬 큐)

작업을 순차적으로 실행하는 Queue이다.

한 번에 하나의 작업만 실행되며, 이전 작업이 완료된 후에 다음 작업이 실행된다.

 

한번에 하나의 작업만 실행하는 큐이다. 때문에 들어온 순서와 완료된 순서가 똑같다는 특징이 있다.

• Queue에 쌓인 task 들을 다른 하나의 스레드에 몰아넣음
• task의 시작과 종료에 대한 순서예측이 가능
• 언제 사용? 👉 순서가 중요한 작업들을 처리할 때

 

2. Concurrent Queue (병렬 큐)

여러 작업을 동시에 실행할 수 있는 Queue이다. 

병렬 큐는 여러 작업을 동시에 시작하고, 시스템 자원과 상황에 따라 동시에 실행된다.

 

동시에 여러 작업을 하기 위해서는 여러 스레드가 필요하게 된다.

또한 각각 작업에 걸리는 시간이 동일하지 않기 때문에 작업이 들어온 순서와 완료된 순서가 일치하지 않는다는 특징이 있다.

• 다른 여러개의 스레드에 나눠서 처리하는 큐
• task의 시작과 종료에 대한 순서예측이 불가능
• 언제 사용? 👉 순서가 중요하지 않고 빠르게 처리할 때

3. Serial Queue vs Concurrent Queue

	Serial Queue	Concurrent Queue
실행하는 쓰레드	1개가 몰아서	여러개가 나눠서
모든 일이 끝나는 시간	오래 걸림	빠름
일의 순서	들어온 순서 == 끝나는 순서	들어온 순서 ≠ 끝나는 순서
DispatchQueue	DispatchQueue.main	DispatchQueue.global()

 

 

 

• 이미지 출처