[Android/Kotlin] Coroutine이란?

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[Android/Kotlin] Coroutine이란?
오늘은 Coroutine에 대해서 알아보려고 한다.
  • Coroutine은 co와 routine이 합쳐진 단어로서 해석 해보자면 특정한 일을 실행하기 위한 함께 작동하는 프로그램의 일부라고 해석이 된다.
  • 아직까지는 확실히 감이 잘 오지 않기 때문에 Developer와 Kotlin공홈의 설명을 확인해보자.

[ Developer : Kotlin Coroutine ]

코루틴은 비동기적으로 실행되는 코드를 간소화하기 위해 Android에서 사용할 수 있는 동시 실행 설계 패턴입니다. 코루틴은 Kotlin 버전 1.3에 추가되었으며 다른 언어에서 확립된 개념을 기반으로 합니다.

Android에서 코루틴은 기본 스레드를 차단하여 앱이 응답하지 않게 만들 수도 있는 장기 실행 작업을 관리하는 데 도움이 됩니다. 코루틴을 사용하는 전문 개발자 중 50% 이상이 생산성이 향상되었다고 보고했습니다.

기능

코루틴은 Android의 비동기 프로그래밍에 권장되는 솔루션입니다. 주목할 만한 기능은 다음과 같습니다.

  • 경량: 코루틴을 실행 중인 스레드를 차단하지 않는 정지를 지원하므로 단일 스레드에서 많은 코루틴을 실행할 수 있습니다. 정지는 많은 동시 작업을 지원하면서도 차단보다 메모리를 절약합니다.
  • 메모리 누수 감소: 구조화된 동시 실행을 사용하여 범위 내에서 작업을 실행합니다.
  • 기본으로 제공되는 취소 지원: 실행 중인 코루틴 계층 구조를 통해 자동으로 취소가 전달됩니다.
  • Jetpack 통합: 많은 Jetpack 라이브러리에 코루틴을 완전히 지원하는 확장 프로그램이 포함되어 있습니다. 일부 라이브러리는 구조화된 동시 실행에 사용할 수 있는 자체 코루틴 범위도 제공합니다.

[ Kotlin : Coroutines basics ]

Coroutine은 일시 중단 가능한 계산의 인스턴스입니다. 이는 나머지 코드와 동시에 작동하는 코드 블록을 실행해야 한다는 점에서 개념적으로 스레드와 유사합니다. 그러나 Coroutine은 특정 스레드에 바인딩되지 않습니다. 한 스레드에서 실행을 일시 중단하고 다른 스레드에서 다시 시작할 수 있습니다. Coroutine은 경량 스레드로 생각할 수 있지만 실제 사용법이 스레드와 매우 다르게 만드는 중요한 차이점이 많이 있습니다.

위의 내용을 바탕으로 정리를 해보자


Coroutine이란?

  • 일시 중단이 가능한 계산의 인스턴스이다.
  • 나머지 코드와 동시에 작동하는 코드 블록을 실행해야 한다는 점에서 스레드와 유사하지만, Coroutine은 특정 스레드에 바인딩 되지 않는다는 차이점이 있다.

  • 한 스레드에서 실행을 정지하고 다른 스레드에서 재개 할 수 있다.

  • 비동기적으로 실행되는 코드를 간소화하기 위해 Android에서 사용할 수 있는 동시 실행 설계 패턴이다.

  • 기본 스레드를 차단하여 앱이 응답하지 않게 만들 수도 있는 장기 실행 작업을 관리하는 데 도움이 된다.

  • 생산성 향상에 도움이 된다.

  • 코루틴의 장점 중에 하나는 비동기적으로 실행된다는 점이다.

    • 동기적(Synchronous) : 어떠한 작업을 요청했을 때 그 작업을 끝내고 다음 작업을 실행함
    • 비동기적(Asynchronous) : 어떠한 작업을 요청했을 때 그 작업이 끝날 때 까지 기다리지 않고 다른 작업을 하다가 요청했던 작업이 끝나면 중단됐던 작업을 다시 수행함

기능

  • 경량 : 실행중인 스레드를 차단하지 않는 정지를 지원
    • 단일 스레드에서 많은 코루틴 실행 가능
    • 많은 동시작업 지원, 메모리 절약
  • 메모리 누수 감소 : 구조화된 동시 실행을 사용하여 범위 내의 작업 실행
  • 취소 지원 : 실행중인 코루틴 계층 구조를 통해 자동으로 취소 전달
  • Jetpack 통합 : Jetpack 라이브러리와의 호환성 좋음



  • 추가적으로 공홈에 나와있는 코드를 통해 코루틴을 알아가는 Step을 밟아보자.
fun main () = runBlocking { // this: CoroutineScope
    launch { // launch a new coroutine and continue
        delay(1000L) // non-blocking delay for 1 second (default time unit is ms)
        println("World!") // print after delay
    }
    println("Hello") // main coroutine continues while a previous one is delayed
}

출력값
Hello
World!

위의 코드를 분석해보자

  • launch는 비동기 작업을 수행하는데 사용되는 코루틴 빌더이다.
    • 나머지 코드와 동시에 새로운 코루틴을 시작하며 독립적으로 작동한다.
    • 따라서 Hello가 먼저 출력된다.
  • Delay는 특별한 중단 함수로, 일정시간동안 코루틴을 일시중단한다.
    • 코루틴을 중단시키지만 기본 스레드를 차단하지 않고 다른 코루틴이 실행되고 기본 스레드를 활용할 수 있게 한다.
  • runBlocking은 일반적인 fun main()과 코루틴 내부의 코드를 연결하는 데 사용되는 코루틴 빌더이다.
    • runBlocking 블록 내에서 코루틴이 실행되며, 이는 IDE에서 CoroutineScope 힌트로 강조 표시된다.

만약 코드에서 runBlocking을 제거하거나 빠트리면 launch 호출에서 오류가 발생한다. 왜냐하면 launch는 CoroutineScope에서만 선언되기 때문이다.


CoroutineScope란?

CoroutineScope는 코루틴을 실행하고 제어하는 데 사용되는 인터페이스이다. 코루틴은 비동기적인 작업을 처리하는 데 유용하며, CoroutineScope는 이러한 코루틴을 조직화하고 관리하기 위한 일종의 컨테이너 역할을 한다.

  • 글로벌 스코프(GlobalScope): 앱의 생명주기와 함께 동작하므로 생명주기를 따로 관리해 줄 필요가 없다. 앱이 시작할 때 부터 끝날 때 까지 긴 시간 실행되는 코루틴에 적합하다.
  • 코루틴 스코프(CoroutineScope): 서버에서 이미지를 가져오는 경우 같은 코루틴이 필요할 때만 사용하고 닫아주는 경우에 적합하다.


Coroutine Dispatcher란?

디스패처는 코루틴을 적당한 스레드에 할당하고 코루틴이 정지하거나 다시 실행하는 것을 담당한다.

Dispatcher의 종류

  • Dispatchers.Main : 메인 스레드에서 코루틴을 실행한다. UI와 상호작용에 최적화 되어있고 빠른 작업을 실행할 때 사용한다.
    • suspend 함수를 호출하고 안드로이드 UI 프레임워크 작업을 실행하며 LiveData 객체를 업데이트한다
  • Dispatchers.Default : 메인 스레드 밖에서 코루틴을 실행한다. CPU를 많이 쓰는 데이터 정렬이나 복잡한 연산 같은 작업에 최적화 되어있다.
  • Dispatchers.IO : 메인 스레드 밖에서 코루틴을 실행한다. 이미지 다운로드, 파일 입출력 등 네트워크, 디스크, DB작업에 최적화 되어있다.
  • Dispatchers.Unconfined : 호출한 context 를 기본으로 사용하는데 중단하고 다시 실행될 때 context가 바뀌면 바뀐 context로 따라간다.


Coroutine 상태관리 메서드

  • cancel : 코루틴의 동작을 멈추게 하는 method이다. 하나의 스포크 안에 여러개의 코루틴이 존재할 때 하위 코루틴까지 모두 멈춘다.
  • join : 코루틴 내부에 여러 launch 블록이 있을 경우 모두 새로운 코루틴으로 분기되어 동시에 실행되기 때문에 순서를 정할 수 없다. 순서를 정해야할때 join method 를 이용해서 코루틴이 순차적으로 실행할 수 있도록 할 수 있다.


Coroutine suspend 함수

suspend는 현재 코루틴 실행을 일시중지하고 모든 로컬 변수를 저장하기 때문에 스레드가 멈추지 않는 효율적인 스레드 활용을 할 수 있게 된다.

  1. 코루틴이 멈출 때 코틀린 런타임은 해당 코루틴이 실행되던 스레드에 다른 코루틴을 할당해 실행시킨다.

  2. 멈춰있던 코루틴이 재개 될 때 사용 가능한 스레드에 할당해준다.

  3. 코루틴은 멈추면서 해당 루틴 상태를 저장하고 서브 루틴을 실행한 다음 저장한 부모루틴을 복원하는 방법으로 스레드에 영향을 주지 않는다.


코루틴 withContext()

suspend 함수를 코루틴 스코프에서 사용할 때 호출한 스코프와 다른 디스패쳐를 사용하는 경우가 있다.

  • Kotlin은 가능한 한 스레드 전환을 방지하도록 Dispatchers.Default와 Dispatchers.IO 간의 전환을 최적화한다.
  • 따라서, withContext()를 사용하여 스레드의 전환을 방지할 수 있다.
  • 다음은 withContext()를 사용하여 디스패처를 전환하는 코드이다.
CoroutineScope(Dispatchers.Default).launch{ // Default 디스패쳐 사용
	val result = withContext(Dispatchers.IO){ // IO 디스패쳐로 변경
    	run()
    }
}


Coroutine 빌더

  • launch : 비동기적으로 코루틴을 실행한다. 호출자에게 반환값이 없으며, 해당 코루틴이 완료될 때까지 대기하지 않는다.
    • 비동기적으로 작업을 실행하고 결과가 필요없는 경우에 적합하다.
  • async : 비동기적으로 코루틴을 실행하며, 결과를 반환한다. Deferred를 반환하며, 결과에 접근하기 위해 await() 함수를 사용하여 결과값을 얻을 때까지 대기한다.
    • 비동기 작업을 실행하고 결과값이 필요한 경우 사용한다.
    • suspend 함수 내부에서만 사용 가능하다.
  • withContext : 부모 코루틴에 의해 사용되던 context와 다른 context에서 코루틴을 실행 할 수 있다.
  • coroutineScope : 다수의 코루틴을 사용하는 경우, suspend 함수가 시작하고 모든 코루틴이 완료될 때만 처리가 필요할 때 사용한다.
    • 여러 코루틴 중에서 하나라도 실패하면 모든 코루틴이 취소된다.
  • supervisorScope : coroutineScope와 비슷하지만 여러 코루틴 중에서 하나가 실패해도 다른 코루틴이 취소되지 않는다.
  • runBlocking : 블록 내에서 코루틴을 실행하고 완료될 때까지 현재 스레드를 차단한다. 일반적으로 main 함수에서 사용된다.
    • 애플리케이션의 진입점에서 비동기 코드를 시작하고 관리하는 데 사용한다.


코루틴 suspend function

  • withTimeout : 코루틴이 정해진 시간 안에 실행되지 않으면 예외를 발생시킨다.
  • withTimeoutOrNull : 정해진 시간 안에 실행되지 않으면 null을 반환한다.
  • awaitAll : 모든 작업의 성공을 기다리면서 작업중에 하나라도 실패하면 awaitAll 또한 실패한다.
  • joinAll : 모든 작업이 끝날 때 까지 현재 작업을 일시 중단시킨다.

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