[코루틴의 정석] CoroutineDispatcher(Chapter3)

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[코루틴의 정석] 스레드 기반 작업의 한계와 코루틴의 등장(Chapter1)

 

CoroutineDispatcher란 무엇인가?

디스패처는 dispatch와 -er의 합성어로 dispatch의 보내다는 뜻에 -er이 붙어 무언가를 보내는 주체라는 뜻이다.

즉 CoroutineDispatcher는 코루틴을 보내는 주체라는 뜻이다.

 

CoroutineDispatcher 객체는 스레드로 코루틴을 보낸다.

코루틴은 일시 중단이 가능한 작업이기 때문에 스레드가 있어야 실행될 수 있으며, CoroutineDispatcher는 코루틴을 스레드로 보내 실행시키는 역할을 한다.

CoroutineDispatcher는 코루틴을 스레드로 보내는 데 사용할 수 있는 스레드나 스레드풀을 가지며, 코루틴을 실행 요청한 스레드에서 코루틴이 실행되도록 만들 수 있다.

CoroutineDispatcher의 내부 동작

 

CoroutineDispatcher 객체는 실행돼야 하는 작업을 저장하는 작업 대기열을 가지며, CoroutineDispatcher 객체가 사용할 수 있는 스레드풀에는 thread-1, Thread-2라는 2개의 스레드가 포함된다.

이런 CoroutineDispatcher 객체에 Coroutine2 코루틴의 실행이 요청되면 CoroutineDispatcher 객체는 실행 요청받은 코루틴을 작업 대기열에 적재한다.

다음, CoroutineDispatcher 객체는 자신이 사용할 수 있는 스레드가 있는지 확인하고, 해당 스레드로 코루틴을 보내 실행시킨다.

 

그렇다면 사용할 수 있는 스레드를 코루틴이 모두 점유하고 있는 경우는 어떻게 동작할까?

스레드풀과 동일하게, 사용가능한 스레드를 확인하고 없다면 작업대기열에 대기할 것이다.

 

그러다가 코루틴이 스레드로 보내지는 시점은 스레드풀의 스레드 중 하나가 자유로워졌을 때이다.

 

즉 CoroutineDispatcher 객체는 자신에게 실행 요청된 코루틴을 우선 대기열에 적재한 후 사용할 수 있는 스레드가 생기면 스레드로 보내는 방식으로 시작한다.

 

CoroutineDispatcher의 역할

CoroutineDispatcher는 코루틴의 실행을 관리하는 주체로 자신에게 실행 요청된 코루틴을
작업 대기열에 적재하고, 자신이 사용할 수 잇는 스레드가 새로운 작업을 실행할 수 있는 상태라면
스레드로 코루틴을 보내 실행될 수 있게 만드는 역할을 한다.

제한된 디스패처와 무제한 디스패처

CoroutineDispatcher에는 두 가지 종류가 있다.

1. 제한된 디스패처 : 사용할 수 있는 스레드나 스레드풀이 제한된 디스패처
2. 무제한 디스패처 : 사용할 수 있는 스레드나 스레드풀이 제한되지 않은 디스패처

부모 코루틴과 자식 코루틴

코루틴은 구조화를 제공해 코루틴 내부에서 새로운 코루틴을 실행할 수 있다. 이때 바깥쪽의 코루틴틴을 부모 코루틴이라 하고, 내부에서 생성되는 새로운 코루틴을 자식 코루틴이라고 한다.

구조화는 코루틴을 계층 관계로 만드는 것뿐만 아니라 부모 코루틴의 실행 환경을 자식 코루틴에 전달하는 데도 사용된다.
만약 자식 코루틴에 Coroutine Dispatcher 객체가 설정되지 않았으면 부모 코루틴의 CourtineDispatcher 객체를 사용한다.

미리 정의된 CoroutineDispatcher

코루틴 라이브러리는 개발자가 직접 CoroutineDispatcher 객체를 생성하는 문제의 방지를 위해 미리 정의된 CoroutineDispatcher의 목록을 제공한다.

• Dispatchers.IO : 네트워크 요청이나 파일 입출력 등의 입출력(I/0) 작업을 위한 CoroutineDispatcher
• Dispatchers.Default : CPU를 많이 사용하는 연산 작업을 위한 CoroutineDispatcher
• Dispatchers.Main : 메인 스레드를 사용하기 위한 CoroutineDispatcher

Dispatchers.IO

멀티 스레드 프로그래밍이 가장 많이 사용되는 작업은 입출력(I/O) 작업이다. 애플리케이션에서는 네트워크 통신을 위해 HTTP 요청을 하거나 DB 작업 같은 입출력 작업 여러 개를 동시에 수행하므로 이런 요청을 동시에 수행하기 위해서는 많은 스레드가 필요하다.
이를 위해 코루틴 라이브러리에서는 입출력 작업을 위해 미리 정의된 Dispatchers.IO를 제공한다.

Dispatcher.IO는 입출력 작업을 위해 사용되는 CoroutineDispatcher 객체이다.

• 최대로 사용할 수 있는 스레드의 수는 Kotlin(1.7.2)버전을 기준으로 사용 가능한 프로세서의 수와 64중 큰 값

fun main() = runBlocking<Unit>{
	launch(Dispatchers.IO){
		
	}
}

Disptachers.Default

대용량 데이터를 처리해야 하는 작업처럼 CPU 연산이 필요한 작업(CPU 바운드)이 있다.
이럴 때 사용하는 CoroutineDispatcher가 Dispatchers.Default이다.

fun main() = runBlocking<Unit>{
	launch(Dispatchers.Default){
		
	}
}

입출력 작업 vs 바운드 작업

주된 차이점은 작업이 실행됐을 때 스레드를 지속적으로 사용하는 지 여부이다.

일반적으로 입출력 작업은(네트워크 요청, DB조회 요청) 등을 실행한 후 결과를 반환받을 때까지 스레드를 사용하지 않는다.
반면에 CPU 바운드 작업은 작업을 하는 동안 스레드를 지속적으로 사용한다.

 

이로 인해 CPU 바운드 작업과 입출력 작업에서의 효율성 차이가 발생한다.

입출력 작업을 코투린을 사용해 실행하면, 입출력 작업 실행 후 스레드가 쉬지 않고 다른 입출력 작업을 수행하는 반면,
CPU 바운드 작업은 코루틴을 사용해 실행하더라도 스레드가 지속적으로 사용되기때문이다.

공유 스레드풀을 사용하는 IO와 Default

코루틴 라이브러리는 스레드의 생성과 관리를 효율적으로 할 수 있도록 애플리케이션 레벨의 공유 스레드풀을 제공한다.
이 공유 스레드풀은 스레드를 무제한으로 생성할 수 있으며, 관련 API를 제공한다.

공유 스레드풀을 시각화하면 아래와 같다.

Dispatchers.Main

Dispatchers.Main은 코루틴 라이브러리만 추가하면 사용할 수 있도록 설계된 Dispatchers.IO나 Dispatchers.Default와 다르게
일반적으로 UI가 있는 애플리케이션에서 메인 스레드의 사용을 위해 사용되는 특별한 CoroutineDispatcher객체이다.

요약

1. CoroutineDispatcher 객체는 코루틴을 스레드로 보내 실행하는 객체이다. 코루틴을 작업 대기열에 적재한 후 사용이 가능한 스레드로 보내 실행한다.
2. 자식 코루틴은 기본적으로 부모 코루틴의 CoroutineDispatcher 객체를 상속받아 사용한다.
3. 코루틴 라이브러리는 미리 정의된 CoroutineDispatcher 객체인 Dispatchers.IO, Dispatchers.Default, Dispatchers.Main을 제공한다.
4. Dispatchers.IO는 입출력 작업을 위한 객체로, 네트워크 요청이나 DB 조회, 파일 I/O 등에 사용된다.
5. Dispatchers.Default는 CPU 바운드 작업을 위한 객체로 대용량 데이터 처리 등을 하는 데 사용된다.
6. Dispatchers.IO와 Dispatchers.Default는 코루틴 라이브러리에서 제공하는 공유 스레드풀을 사용한다.
7. Dispatchers.Main은 일반적으로 UI가 있는 애플리케이션에서 UI를 업데이트하는 데 사용된다.

 

참고

https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000212376884

코틀린 코루틴의 정석 | 조세영 - 교보문고