[Kotlin] Coroutine (1) - 코루틴이란?

 

안녕하세요.

오늘은 코루틴에 대해 알아보도록 하겠습니다.

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개념

비동기 프로그래밍을 위한 일종의 서브루틴 또는 경량 스레드 입니다.

코드의 일부를 일시 중단하고 나중에 이어서 실행할 수 있는 프로그래밍 요소 입니다.

 

비동기 프로그래밍은 작업이 완료될 때 까지 기다리지 않고, 다른 작업을 실행하는 프로그래밍 기법입니다.

 

하지만 서브 루틴과 경량 스레드는 익숙치 않은 개념입니다.

 

루틴

1. 메인 루틴
   • 프로그램의 시작 지점이자 주 실행 흐름을 담당하는 부분입니다.
   • 메인 루틴은 다른 서브 루틴이나 함수를 호출하고, 프로그램의 주요 로직을 수행합니다.
2. 서브 루틴
   • 메인 루틴에서 호출되어 특정 기능을 수행하는 코드 블록입니다.
   • 함수, 메소드, 프로시저 등으로 불리기도 합니다.
   • 서브 루틴이 실행을 완료하면 호출한 곳으로 돌아가 메인 루틴이나 다른 서브 루틴이 이어서 실행됩니다.
3. 코루틴
   • 실행을 일시 중단하고 다시 시작할 수 있는 루틴입니다.
   • 루틴을 진행하는 중간에 멈추어서 특정 위치로 돌아갔다가 다시 원래 위치로 돌아와 나머지 루틴을 수행할 수 있습니다.

 

경량 스레드

코루틴은 일반 스레드보다 더 가볍고 효율적으로 생성, 관리됩니다.

• 사용자 수준에서 구현되므로 운영체제의 지원 없이도 스레드를 생성하고 관리할 수 있습니다.
• 더 적은 자원을 소비하므로 오버헤드가 낮습니다.

 

스레드와 코루틴은 둘 다 동시성을 지원합니다.

• 동시성은 다수의 task들을 시분할을 통해 조금씩 나누어서 실행하는 것입니다.

https://velog.io/@haero_kim/Thread-vs-Coroutine-%EB%B9%84%EA%B5%90%ED%95%B4%EB%B3%B4%EA%B8%B0

 

task가 change 되는 과정에서 context switch가 일어납니다.

• 스레드에서의 context switch
• 사용하는 자원이 많다보니 register에 저장하고 복구하는 비용 역시 적지 않습니다.

https://help.hcltechsw.com/onedb/1.0.1/admin/ids_admin_0273.html

• 코루틴에서의 context switch
• 하나의 스레드 내에서 특정 작업을 suspend 시켜 다른 작업을 수행할 수 있습니다.
  • 스레드보다 사용하는 자원이 적다보니 context swtich 비용이 줄어듭니다.

https://abhinaygupta1998.medium.com/how-coroutines-does-context-switching-d0742af54c46

 

요약

위의 내용을 요약하면 다음과 같습니다.

• 비동기 작업을 쉽게 처리하기 위한 루틴입니다. (Co + Routine)
• 기존의 스레드보다 더 가볍고 효율적으로 처리할 수 있습니다.

 

+) 코틀린과 이름이 비슷해서 코틀린 자체 기능일 줄 알았는데, 여러 언어에서 지원하고 있는 개념입니다.

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장점

낮은 비용

단일 스레드에서 많은 코루틴을 실행할 수 있습니다.

스레드보다 훨씬 적은 비용이 듭니다.

 

메모리 누수 감소

Structed Concurrency를 사용하여 범위 내에서 작업을 실행할 수 있습니다.

 

Jetpack 통합

Jetpack Library에 코루틴을 지원합니다. (Flow, Retrofit 등에 같이 사용됨)

특정 라이프 사이클에 맞춘 코루틴 범위도 제공합니다. (viewModelScope 등)

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코드 비교 (with Java)

아래 코드는 자바로 작성한 비동기 프로그래밍 예제입니다.

스레드풀을 생성해서 2개의 스레드를 사용하는 모습입니다.

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

class AsyncExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 스레드 풀 생성
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 첫 번째 작업을 비동기적으로 실행
        Future<Integer> future1 = executorService.submit(() -> {
            System.out.println("Task 1 is running on thread: " + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(2000); // 가상의 작업 수행
            return 1;
        });

        // 두 번째 작업을 비동기적으로 실행
        Future<Integer> future2 = executorService.submit(() -> {
            System.out.println("Task 2 is running on thread: " + Thread.currentThread().getName());
            Thread.sleep(1000); // 가상의 작업 수행
            return 2;
        });

        // 메인 스레드는 계속 다른 작업을 수행할 수 있음

        try {
            // 각 작업의 결과를 얻음 (blocking)
            int result1 = future1.get();
            int result2 = future2.get();

            // 결과 출력
            System.out.println("Result of Task 1: " + result1);
            System.out.println("Result of Task 2: " + result2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 스레드 풀 종료
            executorService.shutdown();
        }
    }
}

 

그리고 아래는 코틀린으로 작성한 비동기 프로그래밍 예제입니다.

코루틴을 사용했습니다.

import kotlinx.coroutines.async
import kotlinx.coroutines.delay
import kotlinx.coroutines.runBlocking

suspend fun task1(): Int {
    println("Task 1 is running on thread: ${Thread.currentThread().name}")
    delay(2000) // 가상의 작업 수행
    return 1
}

suspend fun task2(): Int {
    println("Task 2 is running on thread: ${Thread.currentThread().name}")
    delay(1000) // 가상의 작업 수행
    return 2
}

fun main() = runBlocking {
    // 비동기로 각 작업 실행
    val deferred1 = async { task1() }
    val deferred2 = async { task2() }

    // 메인 스레드는 계속 다른 작업을 수행할 수 있음

    // 각 작업의 결과를 얻음 (비동기로 대기)
    val result1 = deferred1.await()
    val result2 = deferred2.await()

    // 결과 출력
    println("Result of Task 1: $result1")
    println("Result of Task 2: $result2")
}

 

thread를 별도로 만들 필요없이, suspend 키워드를 함수 앞에 붙여서 사용해주면 끝입니다.

훨씬 간단해지고 읽기도 편해졌습니다.

 

코틀린에서 코루틴을 사용하는 문법에 대해서는 다음 포스팅에서 다루도록 하겠습니다.

감사합니다.

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Reference

코틀린 코루틴(coroutine) 개념 익히기 · 쾌락코딩

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코루틴(Coroutine)에 대하여

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코틀린 코루틴(Coroutine) 기초

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코루틴(coroutine)에 대하여. 1편. 코루틴을 왜 쓸까?

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