46장 제너레이터와 async/await

2023년 5월 15일 870p~885p

ES6에서 도입된 제너레이터는 코드 블록의 실행을 일시 중지했다가 필요한 시점에 재개할 수 있는 특수한 함수다. 제터레이터와 일반 함수의 차이는 다음과 같다.

제너레이터 함수는 함수 호출자에게 함수 실행의 제어권을 양도할 수 있다.
일반 함수를 호출하면 제어권이 함수에게 넘어가고 함수 코드를 실행한다. 즉, 함수 호출자는 함수를 호출한 이후 함수 실행을 제어할 수 없다. 제너레이터 함수는 함수 호출자가 함수 실행을 일시 중지시키거나 재개시킬 수 있도록 제어권을 가진다.
제너레이터 함수는 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있다.
일반 함수를 호출하면 파라미터를 통해 값을 받고 함수 코드를 실행하여 결과값을 반환한다. 즉, 함수가 실행되고 있는 동안에는 함수 외부에서 함수 내부로 값을 전달하여 함수의 상태를 변경할 수 없다. 제너레이터 함수는 함수 호출자와 양방향으로 상태를 서로 주고 받을 수 있다.
제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
일반 함수를 호출하면 함수 코드를 실행하고 값을 반환한다. 제너레이터 함수를 호출하면 함수 코드를 실행하는 것이 아니라 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체를 반환한다.

46.2 제너레이터 함수의 정의

제너레이터 함수는 function* 키워드로 선언한다. 그리고 하나 이상의 yield 표현식을 포함한다. 이 외에는 일반 함수를 정의하는 방법과 같다.

// 제너레이터 함수 선언문
function* genDecFunc() {
  yield 1;
}

// 제너레이터 함수 표현식
const genExpFunc = function* () {
  yield 1;
};

// 제너레이터 메서드
const obj = {
  * genObjMethod() {
    yield 1;
  }
};

// 제너레이터 클래스 메서드
class MyClass {
  * genClsMethod() {
    yield 1;
  }
}

// 화살표 함수로는 정의 할 수 없다.
const genArrowFunc = * () => {
  yield 1;
}; // SyntaxError: Unexpected token '*'

제너레이터 함수는 화살표 함수로 정의할 수 없으며, new 연산자와 함께 생성자 함수로 호출할 수 없다.

function* genFunc() {
  yield 1;
}

new genFunc(); // TypeError: genFunc is not a constructor

46.3 제너레이터 객체

제너레이터 함수를 호출하면 일반 함수처럼 함수 코드 블록을 실행하는 것이 아니라 제너레이터 객체를 생성해 반환한다. 제너레이터 함수가 반환한 제너레이터 객체는 이터러블이면서 동시에 이터레이터다.

제너레이터 객체는 Symbol.iterator 메서드를 상속받는 이터러블이면서 value, done 프로퍼티를 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환하는 next 메서드를 소유하는 이터레이터다. 제너레이터 객체는 next 메서드를 가지는 이터레이터이므로 Symbol.iterator 메서드를 호출해 이터레이터를 생성할 필요가 없다.

// 제너레이터 함수
function* genFunc() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

// 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
const generator = genFunc();

// 제너레이터 객체는 이터러블이면서 동시에 이터레이터다.
// 이터러블은 Symbol.iterator 메서드를 직접 구현하거나 프로토타입 체인을 통해 상속받은 객체다.
console.log(Symbol.iterator in generator); // true
// 이터레이터는 next 메서드를 갖는다.
console.log('next' in generator); // true

제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는 이터레이터지만 이터레이터에는 없는 return, throw 메서드를 갖는다. 제너레이터 객체의 세 개의 메서드를 호출하면 다음과 같이 동작한다.

next 메서드를 호출하면 제너레이터 함수의 yield 표현식까지 코드 블록을 실행하고 yield된 값을 value 프로퍼티 값으로, false를 done 프로퍼티 값으로 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환한다.
return 메서드를 호출하면 아규먼트로 전달받은 값을 value 프로퍼티 값으로, true를 done 프로퍼티 값으로 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환한다.
throw 메서드를 호출하면 아규먼트로 전달받은 에러를 발생시키고 undefined를 value 프로퍼티 값으로, true를 done 프로퍼티 값으로 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환한다.

46.4 제너레이터의 일시 중지와 재개

제너레이터 함수는 함수 호출자에게 제어권을 양도하기 때문에 yield 키워드와 next 메서드를 통해 함수 실행을 일시 중지했다가 필요한 시점에 다시 재개할 수 있다.

제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다. 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는다. next 메서드를 통해 제너레이터 함수의 코드 블록을 실행 할 수 있다.

yield 키워드는 제너레이터 함수의 실행을 일시 중지시키거나 yield 키워드 뒤에 오는 표현식의 평가 결과를 제너레이터 함수 호출자에게 반환한다.

// 제너레이터 함수
function* genFunc() {
  yield 1;
  yield 2;
  yield 3;
}

// 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
// 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는다.
const generator = genFunc();

// 처음 next 메서드를 호출하면 첫 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체({value, done})를 반환한다.
// value 프로퍼티에는 첫 번째 yield 표현식에서 yield된 값 1이 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 false가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: 1, done: false}

// 다시 next 메서드를 호출하면 두 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체({value, done})를 반환한다.
// value 프로퍼티에는 두 번째 yield 표현식에서 yield된 값 2가 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 false가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: 2, done: false}

// 다시 next 메서드를 호출하면 세 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체({value, done})를 반환한다.
// value 프로퍼티에는 세 번째 yield 표현식에서 yield된 값 3이 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 false가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: 3, done: false}

// 다시 next 메서드를 호출하면 남은 yield 표현식이 없으므로 제너레이터 함수의 마지막까지 실행한다.
// next 메서드는 이터레이터 리절트 객체({value, done})를 반환한다.
// value 프로퍼티에는 제너레이터 함수의 반환값 undefined가 할당된다.
// done 프로퍼티에는 제너레이터 함수가 끝까지 실행되었음을 나타내는 true가 할당된다.
console.log(generator.next()); // {value: undefined, done: true}

generator.next() -> yield -> generator.next() -> yield -> ..... -> return의 과정으로 next 메서드를 반복 호출하여 yield 표현식까지 실행과 일시 중지를 반복하다가 done이 true가 되면 종료가 된다.

이터레이터의 next 메서드와 달리 제너레이터 객체의 next 메서드에는 아규먼트를 전달할 수 있다.

제너레이터 객체의 next 메서드에 전달한 아규먼트는 제너레이터 함수의 yield 표현식을 할당받는 변수에 할당된다.

function* genFunc() {
  // 처음 next 메서드를 호출하면 첫 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
  // 이때 yield된 값 1은 next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에 할당된다.
  // x 변수에는 아직 아무것도 할당되지 않았다. x 변수의 값은 next 메서드가 두 번째 호출될 때 결정된다.
  const x = yield 1;

  // 두 번째 next 메서드를 호출할 때 전달한 인수 10은 첫 번째 yield 표현식을 할당받는 x 변수에 할당된다.
  // 즉, const x = yield 1;은 두 번째 next 메서드를 호출했을 때 완료된다.
  // 두 번째 next 메서드를 호출하면 두 번째 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지된다.
  // 이때 yield된 값 x + 10은 next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에 할당된다.
  const y = yield (x + 10);

  // 세 번째 next 메서드를 호출할 때 전달한 인수 20은 두 번째 yield 표현식을 할당받는 y 변수에 할당된다.
  // 즉, const y = yield (x + 10);는 세 번째 next 메서드를 호출했을 때 완료된다.
  // 세 번째 next 메서드를 호출하면 함수 끝까지 실행된다.
  // 이때 제너레이터 함수의 반환값 x + y는 next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에 할당된다.
  // 일반적으로 제너레이터의 반환값은 의미가 없다.
  // 따라서 제너레이터에서는 값을 반환할 필요가 없고 return은 종료의 의미로만 사용해야 한다.
  return x + y;
}

// 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.
// 이터러블이며 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체는 next 메서드를 갖는다.
const generator = genFunc(0);

// 처음 호출하는 next 메서드에는 인수를 전달하지 않는다.
// 만약 처음 호출하는 next 메서드에 인수를 전달하면 무시된다.
// next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 첫 번째 yield된 값 1이 할당된다.
let res = generator.next();
console.log(res); // {value: 1, done: false}

// next 메서드에 인수로 전달한 10은 genFunc 함수의 x 변수에 할당된다.
// next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 두 번째 yield된 값 20이 할당된다.
res = generator.next(10);
console.log(res); // {value: 20, done: false}

// next 메서드에 인수로 전달한 20은 genFunc 함수의 y 변수에 할당된다.
// next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티에는 제너레이터 함수의 반환값 30이 할당된다.
res = generator.next(20);
console.log(res); // {value: 30, done: true}

이처럼 제너레이터 함수는 next와 yield 표현식을 통해 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있다.

46.6 async / await

제너레이터를 사용해서 비동기 처리를 동기 처리처럼 동작하도록 구현하면 코드가 장황해지고 가독성이 나빠진다. 이를 위해 ES8(ECMAScript 2017)에서 비동기 처리를 동기처럼 동작하도록 구현할 수 있는 async/await가 도입됐다.

async/await는 프로미스를 기반으로 동작한다. async/await를 사용하면 프로미스의 then/catch/finally 후속 처리 메서드에 콜백 함수를 전달해서 비동기 처리 결과를 후속 처리할 필요 없이 마치 동기 처럼 프로미스를 사용할 수 있다.

const fetch = require('node-fetch');

async function fetchTodo() {
  const url = 'https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1';

  const response = await fetch(url);
  const todo = await response.json();
  console.log(todo);
  // {userId: 1, id: 1, title: 'delectus aut autem', completed: false}
}

fetchTodo();

46.6.1 async 함수

await 키워드는 반드시 async 함수 내부에서 사용해야 한다. async 함수는 언제나 프로미스를 반환한다. async 함수가 프로미스를 명시적으로 반환하지 않아도 암묵적으로 반환값을 resolve하는 프로미스를 반환한다.

// async 함수 선언문
async function foo(n) { return n; }
foo(1).then(v => console.log(v)); // 1

// async 함수 표현식
const bar = async function (n) { return n; };
bar(2).then(v => console.log(v)); // 2

// async 화살표 함수
const baz = async n => n;
baz(3).then(v => console.log(v)); // 3

// async 메서드
const obj = {
  async foo(n) { return n; }
};
obj.foo(4).then(v => console.log(v)); // 4

// async 클래스 메서드
class MyClass {
  async bar(n) { return n; }
}
const myClass = new MyClass();
myClass.bar(5).then(v => console.log(v)); // 5

클래스의 constructor 메서드에서는 async를 사용 할 수 없다. 이는 클래스의 constructor 메서드는 인스턴스를 반환해야하지만 async 함수는 프로미스를 반환하기 때문이다.

class MyClass {
  async constructor() { }
  // SyntaxError: Class constructor may not be an async method
}

const myClass = new MyClass();

46.6.2 await 키워드

await 키워드는 프로미스가 settled 상태(비동기 처리가 수행된 상태)가 될 때까지 대기하다가 settled 상태가 되면 프로미스가 resolve한 처리 결과를 반환한다.

const fetch = require('node-fetch');

const getGithubUserName = async id => {
  const res = await fetch(`https://api.github.com/users/${id}`); // ①
  const { name } = await res.json(); // ②
  console.log(name); // Ungmo Lee
};

getGithubUserName('ungmo2');

①의 fetch 함수가 수행한 HTTP 요청이 끝나 반환하는 fetch의 프로미스가 settled 상태가 될 때까지 ①은 대기한다. 이후 프로미스가 settled 상태가 되면 프로미스가 resolve한 처리 결과가 res 변수에 할당된다. 이후 ②의 코드가 실행된다.

이처럼 await 키워드는 다음 실행을 일시 중지시켰다가 프로미스가 settled 상태가 되면 다시 재개한다.

async function bar(n) {
  const a = await new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(n), 3000));
  // 두 번째 비동기 처리를 수행하려면 첫 번째 비동기 처리 결과가 필요하다.
  const b = await new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(a + 1), 2000));
  // 세 번째 비동기 처리를 수행하려면 두 번째 비동기 처리 결과가 필요하다.
  const c = await new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(b + 1), 1000));

  console.log([a, b, c]); // [1, 2, 3]
}

bar(1); // 약 6초 소요된다.

두 번째, 세 번째 프로미스는 이전의 상태값을 이용해 비동기 처리를 한다. 따라서 비동기 처리의 처리 순서가 보장되어야 하므로 모든 프로미스에 await 키워드를 써서 순차적으로 처리한다.

46.6.3 에러 처리

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점 중 가장 심각한 것은 에러 처리가 곤란하다는 것이다.

try {
  setTimeout(() => { throw new Error('Error!'); }, 1000);
} catch (e) {
  // 에러를 캐치하지 못한다
  console.error('캐치한 에러', e);
}

try 조건문이 실행되고 setTimeout 함수가 실행 컨텍스트에 담기고 실행 된다. 비동기 함수는 태스크 큐에 들어간다(45장 참고). 이후 setTimeout 함수가 종료되고 실행 컨텍스트에서 제거된다. 이후 콜백 함수를 실행해도 이미 setTimeout 함수는 종료 되었고, 비동기 함수의 콜백 함수를 호출한 것은 비동기 함수가 아니기 때문에 try...catch문을 사용해 에러를 캐치할 수 없다.

async/await에서 에러 처리는 try...catch 문을 사용할 수 있다. 콜백 함수를 아규먼트로 전달받는 비동기 함수와 달리, 프로미스를 반환하는 비동기 함수는 명시적으로 호출할 수 있기 때문에 호출자가 명확하다.

const fetch = require('node-fetch');

const foo = async () => {
  try {
    const wrongUrl = 'https://wrong.url';

    const response = await fetch(wrongUrl);
    const data = await response.json();
    console.log(data);
  } catch (err) {
    console.error(err); // TypeError: Failed to fetch
  }
};

foo();

async 함수 내에서 catch 문을 사용해서 에러 처리를 하지 않으면 async 함수는 발생한 에러를 reject하는 프로미스를 반환한다. 따라서 async 함수를 호출하고 Promise.prototype.catch 후속 처리 메서드를 사용해서도 에러를 캐리할 수도 있다.

const fetch = require('node-fetch');

const foo = async () => {
  const wrongUrl = 'https://wrong.url';

  const response = await fetch(wrongUrl);
  const data = await response.json();
  return data;
};

foo()
  .then(console.log)
  .catch(console.error); // TypeError: Failed to fetch

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