Swift의 Concurrency

Thread & Queue

Task: 일
Thread: 노동자
Queue: 대기 행렬 (FIFO 구조)

GCD: Grand Central Dispatch

GCD는 Dispatch Queue 사용: OS가 Thread로 알아서 분산 처리

Dispatch Queue 종류

Main Queue: 1개, Serial, Main Thread
Global Queue: Concurrent, QoS(Quality Of Service) 종류 6개
Custom Queue: Serial or Concurrent 선택 가능, QoS 설정 가능

Operation Queue

GCD + @ 라고 생각하면 됨
동시에 실행할 수 있는 동작의 최대 수 지정 가능
동작 일시 중지 및 취소 가능

Sync vs Async

Sync: 큐에 보낸 작업이 완료 될 때까지 기다림

Async: 큐에 보낸 작업을 안 기다리고 다음 코드 실행 (끝나기를 기다리지 않음)

Sync vs Async: 작업 보내는 시점에서 끝나기를 기다릴지 말지

Serial vs Concurrent

Serial queue (직렬 큐): 한개의 쓰레드에서 전부 진행 → 순서 예측 가능

Concurrent queue (병렬 큐): 여러개의 쓰레드에서 진행 → 순서 보장 X

Serial vs Concurrent: 큐 보낸 작업들을 한개 vs 여러개 쓰레드로 보낼지

Async & Await

Await은 potential suspension point로 지정된다는 것이 중요
Suspend 된다는 것은 해당 thread에 대한 control을 포기한다는 것
원래 코드를 돌리고 있던 thread에 대한 control은 system에게 간다
system은 해당 thread를 사용하여 다른 작업을 수행할 수 있게 된다

즉, await로 인한 중단은 해당 thread에서 다른 코드의 실행을 막지는 않음
await 키워드를 통해 code block이 하나의 transaction으로 처리되지 않게는 할 수 있다
function은 suspend 되고, 다른 것들이 먼저 실행 될 수 있기 때문에 일시 중단 되는 동안 앱의 상태가 크게 변할 수 있음
thread를 차단하는 대신, thread의 control을 포기하고 작업을 중지 및 재개할 수 있는 개념을 도입한것

Task

비동기 작업 단위: A unit of asynchronous work
격리되어(isolated), 독립적으로(independently) 비동기 작업을 수행
값이 공유될 상황이 있을때는 Sendable 체킹을 통해 Task가 격리된 상태로 남아있는지 체크

Task 안에서의 작업은 처음부터 끝까지 순차적으로 실행
await를 만나면 작업은 몇번이고 중단될 수는 있지만, 실행 순서가 변경되지는 않음

Data Race: 여러 Task가 동시에 일을 하고 있지만 동일한 객체(Class)를 참조하기 때문에 발생
Sendable 프로토콜: 동시에 사용해도 안전한 타입 (Actor)

Actor

공유 데이터에 접근해야 하는 여러 Task를 조정
외부로부터 데이터를 격리하고, 한 번에 하나의 Task만 내부 상태를 조작하도록 허용
동시 변경으로 인한 Data Race를 피함
actor 목적이 공유되는 가변 상태(shared mutable state)를 표현하는 것이기 때문에 class와 같은 reference 타입

actor SharedWallet {
    let name = "공유 지갑"
    var amount = 0
    
    init(amount: Int) {
        self.amount = amount
    }
    
    func spendMoney(ammount: Int) {
        self.amount -= ammount
    }
}

Task {
    let wallet = SharedWallet(amount: 10000)
    let name = wallet.name // 1 
    let amount = await wallet.amount // 2
    await wallet.spendMoney(ammount: 100) // 3
    await wallet.amount += 100 // 4
}

1: 상수는 변경 불가능하기 때문에 어느 스레드에서 접근해도 안전하고 actor 외부에서도 바로 접근 가능
2: actor 외부에서 변수 접근시 await 필요
3: actor 외부에서 메서드 호출시 await 필요
4: 컴파일 에러, actor 외부에서 actor 내부의 변수를 변경할 수 없음

MainActor

MainActor: main thread를 나타내는 특별한 global actor
await이 사용되었다는 것은, 해당 thread에서 다른 코드가 실행될 수 있도록 실행 중인 함수가 중지될 수 있다는 의미

await MainActor.run {
 // UI 관련 코드 1
}
await MainActor.run {
 // UI 관련 코드 2
}

따라서 메인 스레드에서 한꺼번에 작업이 이뤄지길 원하는 경우에는 관련 함수를 run block에 그룹화 해야함
그래야 해당 함수들 사이에는 일시 중단 없이 호출이 실행되도록 할 수 있음

await MainActor.run {
 // UI 관련 코드 1
 // UI 관련 코드 2
}

Main Thread에서 실행되어야 하는 코드를 @MainActor 표시로 함수, 클로저, 타입 등에 적용 가능
class, struct, enum 같은 type에 붙으면, 내부에 있는 모든 property와 method가 isolated 되고 main thread에서 동작

actor SomeActor {
    let id = UUID().uuidString
    @MainActor var myProperty: String
    
    init(_ myProperty: String) {
        self.myProperty = myProperty
    }
    
    @MainActor func changeMyProperty(to newValue: String) {
        self.myProperty = newValue
    }
    
    func changePropertyToName() {
        Task { @MainActor in
            myProperty = "naljin"
        }
    }
}

참고

사진 출처 및 참고한 자료