[C#] async와 await

동기와 비동기

• 동기
  • 어떤 operation을 실행시켰을 때 결과값이 도출될 때까지 프로그램은 멈춰서 기다려야 함
• 비동기
  • 언제 값이 도출될 지 보장할 수 없고, 그 동안 프로그램은 다른 프로세스를 진행할 수 있음
• async / await는 위 중 비동기 프로그래밍을 위해 사용될 키워드

아침 준비하기

using System;
using System.Threading.Tasks;

namespace AsyncBreakfast
{
  // 아래 클래스는 예시를 위한 더미 클래스
  internal class Bacon { }
  internal class Coffee { }
  internal class Egg { }
  internal class Juice { }
  internal class Toast { }

  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Coffee cup = PourCoffee();
      Console.WriteLine("coffee is ready");

      Egg eggs = FryEggs(2);
      Console.WriteLine("eggs are ready");

      Bacon bacon = FryBacon(3);
      Console.WriteLine("bacon is ready");

      Toast toast = ToastBread(2);
      ApplyButter(toast);
      ApplyJam(toast);
      Console.WriteLine("toast is ready");

      Juice oj = PourOJ();
      Console.WriteLine("oj is ready");
      Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
    }

    // 오렌지 주스 따르기
    private static Juice PourOJ()
    {
      Console.WriteLine("Pouring orange juice");
      return new Juice();
    }

    // 잼 바르기
    private static void ApplyJam(Toast toast) =>
      Console.WriteLine("Putting jam on the toast");

    // 버터 바르기
    private static void ApplyButter(Toast toast) =>
      Console.WriteLine("Putting butter on the toast");

    // 빵 굽기
    private static Toast ToastBread(int slices)
    {
      for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
      {
        Console.WriteLine("Putting a slice of bread in the toaster");
      }
      Console.WriteLine("Start toasting...");
      Task.Delay(3000).Wait();
      Console.WriteLine("Remove toast from toaster");

      return new Toast();
    }

    // 베이컨 굽기
    private static Bacon FryBacon(int slices)
    {
      Console.WriteLine($"putting {slices} slices of bacon in the pan");
      Console.WriteLine("cooking first side of bacon...");
      Task.Delay(3000).Wait();
      for (int slice = 0; slice < slices; slice++)
      {
        Console.WriteLine("flipping a slice of bacon");
      }
      Console.WriteLine("cooking the second side of bacon...");
      Task.Delay(3000).Wait();
      Console.WriteLine("Put bacon on plate");

      return new Bacon();
    }

    // 계란 프라이 굽기
    private static Egg FryEggs(int howMany)
    {
      Console.WriteLine("Warming the egg pan...");
      Task.Delay(3000).Wait();
      Console.WriteLine($"cracking {howMany} eggs");
      Console.WriteLine("cooking the eggs ...");
      Task.Delay(3000).Wait();
      Console.WriteLine("Put eggs on plate");

      return new Egg();
    }

    // 커피 따르기
    private static Coffee PourCoffee()
    {
      Console.WriteLine("Pouring coffee");
      return new Coffee();
    }
  }
}

• 위의 코드대로라면, 아침 식사를 동기적으로 수행했고 총 30붕이 소요됐다
• 하나의 작업이 완료되기 전까지는 다른 작업을 실행할 수 없다
  • 위의 작업을 비동기로 실행하려면, 코드를 비동기로 작성해야 한다
• 위의 코드는, 실행되는 스레드에서 다른 스레드의 작업을 수행하지 못하도록 차단해버린다
  • 작업이 진행되는 동안에는 중단되지 않는다

차단하는 대신 대기하기

internal class Bacon { }
internal class Coffee { }
internal class Egg { }
internal class Juice { }
internal class Toast { }

static async Task Main(string[] args)
{
  Coffee cup = PourCoffee();
  Console.WriteLine("coffee is ready");

  Egg eggs = await FryEggsAsync(2);
  Console.WriteLine("eggs are ready");

  Bacon bacon = await FryBaconAsync(3);
  Console.WriteLine("bacon is ready");

  Toast toast = await ToastBreadAsync(2);
  ApplyButter(toast);
  ApplyJam(toast);
  Console.WriteLine("toast is ready");

  Juice oj = PourOJ();
  Console.WriteLine("oj is ready");
  Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}

• 위 코드도 소요시간은 동기 코드와 거의 동일하다
• 그러나 위 코드에서는, 적어도 한 스레드가 다른 스레드의 작업을 강제로 차단하지는 않는다
  • 계란 프라이를 하면서 빵이 다 구워졌나 쳐다보는 것 정도는 가능하다

동시에 시작하기

Coffee cup = PourCoffee();
Console.WriteLine("Coffee is ready");

Task<Egg> eggsTask = FryEggsAsync(2);
Task<Bacon> baconTask = FryBaconAsync(3);
Task<Toast> toastTask = ToastBreadAsync(2);

Toast toast = await toastTask;
ApplyButter(toast);
ApplyJam(toast);
Console.WriteLine("Toast is ready");
Juice oj = PourOJ();
Console.WriteLine("Oj is ready");

Egg eggs = await eggsTask;
Console.WriteLine("Eggs are ready");
Bacon bacon = await baconTask;
Console.WriteLine("Bacon is ready");

Console.WriteLine("Breakfast is ready!");

• 기존 작업이 완료되기까지 기다리지 않고 다음 작업을 시작할 때, 진행하던 작업을 저장할 수 있다
  • Task 키워드를 사용한다
• 위의 코드는 20여분이 소요됐다
  • 일부 작업이 동시에 실행되었기 때문
• 또한, 위의 코드가 하나의 메서드 일때, 메서드는 비동기로 실행하기 위한 async 키워드를 붙여야 한다

internal class Bacon { }
internal class Coffee { }
internal class Egg { }
internal class Juice { }
internal class Toast { }

static async Task<Toast> MakeToastWithButterAndJamAsync(int number)
{
  var toast = await ToastBreadAsync(number);
  ApplyButter(toast);
  ApplyJam(toast);

  return toast;
}

static async Task Main(string[] args)
{
  Coffee cup = PourCoffee();
  Console.WriteLine("coffee is ready");

  var eggsTask = FryEggsAsync(2);
  var baconTask = FryBaconAsync(3);
  var toastTask = MakeToastWithButterAndJamAsync(2);

  var eggs = await eggsTask;
  Console.WriteLine("eggs are ready");

  var bacon = await baconTask;
  Console.WriteLine("bacon is ready");

  var toast = await toastTask;
  Console.WriteLine("toast is ready");

  Juice oj = PourOJ();
  Console.WriteLine("oj is ready");
  Console.WriteLine("Breakfast is ready!");
}

async 메서드

• async는 await 키워드를 메서드 내에서 사용할 수 있게 해준다
• void, Task, 혹은 Task를 반환해야 한다
• void를 반환하면 메서드를 호출하는 쪽에서 비동기 제어를 할 수 없다
  • UI 버튼을 클릭하면 일어나는 작업들을 비동기로 처리할 때 void를 사용한다고 한다

await

• void도 반환하지만 Task 또는 Task 역시 반환한다

출처

• https://docs.microsoft.com/ko-kr/dotnet/csharp/programming-guide/concepts/async/
• https://private.tistory.com/24
• https://kangworld.tistory.com/25