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46장 제너레이터와 async/await

46.1 제너레이터란?

ES6에서 도입된 제너레이터는 코드 블록의 실행을 일시 중지 했다가 필요한 시점에 재개할 수 있는 특수한 함수 일반함수와 제너레이터의 차이

  1. 제너레이터 함수는 함수 호출자에게 함수 실행의 제어권을 양도 할 수 있음
    • 일반함수 : 제어권이 함수에게 넘어가고, 함수 코드를 일괄 실행
    • 제너테이터 : 함수 호출자에게 제어권을 양도(yield)할 수 있음
  2. 제너레이터 함수는 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있음
    • 일반 함수 : 매개변수를 통해 함수 외부에서 값을 주입 받고, 함수 코드를 일괄 실행하여 결과 값을 함수 외부로 반환 (외부에서 함수 내부로 값을 전달하여 함수의 상태 변경 불가능)
    • 제너레이터 : 제너레이터 함수는 함수 호출자와 양방향으로 함수의 상태를 주고받을 수 있음 (호출자에게 상태를 전달할 수 있고, 함수 호출자로부터 상태를 전달 받을 수 있음)
  3. 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환함
    • 일반 함수 : 코드 일괄 실행 후 값을 반환
    • 제너레이터 : 함수 코드를 실행하는 것이 아니라, 이터러블이면서 동시에 제너레이터인 객체를 반환

제너레이터 함수의 정의

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

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

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

// 제너레이터 클래스
class MyClass {
  * genClsMethod() {
    yield 1;
  }
}
  • function* 키워드로 선언
    • 위치는 function키워드와 함수 이름 사이 아무곳에나 위치 가능함
    • 일관성을 위해 바로 function뒤에 붙이는 걸 추천
function* genFunc() { yield 1; }

function * genFunc() { yield 1; }

function *genFunc() { yield 1; }

function*genFunc() { yield 1; }
  • 하나 이상의 yield 표현식을 포함
  • 제너레이터 함수는 화살표 함수로 정의할 수 없음
  • 제너레이터 함수는 new 연산자와 함께 생성자 함수로 호출할 수 없음

46.3 제너레이터 객체

제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 생성해 반환함 제너레이터 객체

  • 이터러블 : Symbol.iterator 메서드를 상속
  • 이터레이터 : value, done 프로퍼티와 next 메서드
    • Symbol.iterator 메서드를 호출해서 이터레이터를 생성할 필요가 없음
// 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 이터레이터 이지만, 이터레이터에 없는 return, throw 라는 메서드를 가짐

제너레이터 메서드

  • next
    • 제너레이터 함수의 yield 표현식까지 코드 블록을 실행
    • value = yield된 값, done = false 로된 이터레이터 result 객체를 반환
  • return
    • value = 인수로 전달 받은 값, done = true 로된 이터레이터 result 객체를 반환
  • throw
    • 인수로 전달받은 에러를 발생시키고, value = undefined, done = true 로된 이터레이터 result 객체를 반환
function* genFunc() {
  try {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  } catch (e) {
    console.error(e);
  }
}

const generator1 = genFunc();

console.log(generator1.next()); // {value: 1, done: false}
console.log(generator1.return('End!')); // {value: "End!", done: true}

const generator2 = genFunc();

console.log(generator2.next()); // {value: 1, done: false}
console.log(generator2.throw('Error!')); // {value: undefined, done: true}

image-20220109002638231

46.4 제너레이터의 일시 중지와 재개

제너레이터는 함수 호출자가 yield 키워드와 next 메서드를 통해 실행을 일시 중지했다가, 필요한 시점에 다시 재개할 수 있음

  • 제너레이터 함수는 함수의 코드블록을 실행하는 것이 아니라, 제너레이터 객체를 반환함
  • 이터레이터이기 때문에, next 메서드를 호출할 수 있고, next 메서드는 코드 블럭을 yield 까지만 실행함
  • yield 키워드는 제너레이터의 함수의 실행을 일시 중지 시키거나, yield 뒤에 오는 표현식의 평가 결과를 제너레이터 함수 호출자에게 반환함
// 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}
  • next
    • yield 까지 실행되고 일시 중지(suspend)
      • 함수의 제어권이 호출자로 양도(yield)됨
      • 다시 한번 더 호출하면, 일시 중지 되었던 지점부터, 다음 yield 를 만날때 까지 실행이 되고 다시 일시 중지가 되는 것을 반복함
    • 반환되는 값
      • 이터레이터 리절트 객체
        • value: yield 뒤에 나오는 표현식의 평가 값, 함수가 종료(return)시 반환 값이 할당
        • done : 함수가 종료(return) 되지 않았다면 false, 종료(return) 되었다면 true
    • 이터레이터의 next와 달리, 제너레이터의 next는 메서드에 인수를 전달할 수 있음
      • 인수를 전달하면, yield 표현식을 할당받는 변수에 할당됨
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}

46.5 제너레이터의 활용

46.5.1 이터러블의 구현

제너레이터 함수를 사용하면 이터레이션 프로토콜을 준수해 이터러블을 생성하는 방식보다 간단히 이터러블을 구현할 수 있음 무한 피보나치 수열

  • 이터레이션 프로토콜을 준수하는 방법
// 무한 이터러블을 생성하는 함수
const infiniteFibonacci = (function () {
  let [pre, cur] = [0, 1];

  return {
    [Symbol.iterator]() { return this; },
    next() {
      [pre, cur] = [cur, pre + cur];
      // 무한 이터러블이므로 done 프로퍼티를 생략한다.
      return { value: cur };
    }
  };
}());

// infiniteFibonacci는 무한 이터러블이다.
for (const num of infiniteFibonacci) {
  if (num > 10000) break;
  console.log(num); // 1 2 3 5 8...2584 4181 6765
}
  • 제너레이터를 이용해 구현한 방법
// 무한 이터러블을 생성하는 제너레이터 함수
const infiniteFibonacci = (function* () {
  let [pre, cur] = [0, 1];

  while (true) {
    [pre, cur] = [cur, pre + cur];
    yield cur;
  }
}());

// infiniteFibonacci는 무한 이터러블이다.
for (const num of infiniteFibonacci) {
  if (num > 10000) break;
  console.log(num); // 1 2 3 5 8...2584 4181 6765
}

46.5.2 비동기 처리

제너레이터 함수는 next와 yield를 사용하여 호출자와 함수 간 상태를 주고 받을 수 있음 이러한 특성을 이용해 비동기 처리를 동기처럼 보이도록 구현할 수 있음 즉, 프로미스의 then /catch/finally 없이 비동기 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있음

// node-fetch는 node.js 환경에서 window.fetch 함수를 사용하기 위한 패키지다.
// 브라우저 환경에서 이 예제를 실행한다면 아래 코드는 필요 없다.
// https://github.com/node-fetch/node-fetch
const fetch = require('node-fetch');

// 제너레이터 실행기
const async = generatorFunc => {
  const generator = generatorFunc(); // ②

  const onResolved = arg => {
	  const result = generator.next(arg); // ⑤ result.value => 프로미스

    return result.done   // false면 재귀
      ? result.value // (10) 함수 종료
      : result.value.then(res => onResolved(res)); // ⑦, ⑨ yield 표현식의 결과값을 할당( 실제 할당되는 값은 promise로 감싸진 값은 아님, 하지만 onResolved 자체의 반환값은 결국 then의 반환값이 promise 이기 때문에 promise가 됨 (재귀))
  };

  return onResolved; // ③
};

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

  const response = yield fetch(url); // ⑥  프로미스 반환
  const todo = yield response.json(); // ⑧  프로미스 반환
  console.log(todo);
  // {userId: 1, id: 1, title: 'delectus aut autem', completed: false}
})()); // ④, (11) undefined를 감싼 프로미스 반환
  1. async 함수에 제너레이터 함수(fetchTodo)를 인자로 넣어 호출
  2. generator에 fetchTodo 제너레이터 객체를 생성하여 할당
  3. generator를 기억하는 onResolved 클로저를 반환
  4. 반환된 onResolved 클로저를 바로 실행
  5. generator.next를 호출하여 제너레이터 함수를 실행한다.
  6. yield fetch(url); 을 만나서 일시 중지한다. 이터레이터 리절트 객체의 value 에 fetch(url)가 평가된 값인 Promise 객체가 담기게 되고, done은 false 가 담겨 반환되고 result에 담긴다.
  7. result.done이 false 로 평가되어, result.value.then(res => onResolved(res)) 이 실행되고, result.value 의 프로미스가 resolve 되면, res -> onResolved(res) 가 재귀적으로 호출되고, 다음 next를 실행하게 된다. 이때 resolve 된 값이 next의 인자로 전달되므로, response 에 담기게 된다.
  8. yield response.json() 을 만나게 되고 일시정지가 되면서, response.json() 는 프로미스 객체를 반환하고, result에 해당 프로미스 객체를 value로 가지는 이터레이터 리절트 객체를 담게 된다. 이때 done은 여전히 false 이다.

response.json()은 프로미스를 반환한다. Response.json() - Web APIs | MDN

  1. 7과 동일하게 동작하고, resolve된 값인 res가 todo에 담기게 된다.
  2. todo를 콘솔에 출력하고 제너레이터 함수가 종료되면, {value: undefined, done: true} 인 이터레이터 리절트 객체가 반환되어 result 에 담기게 되고 result.done이 true로 평가되어 result.value인 undefined가 반환된다.
  3. 재귀적으로 호출되었던 onResolved를 벗어나면서 프로미스(then()은 내부적으로 반환 값을 Promise.resolve() 로 감싸�서 리턴함)에 감싸지면서 반환된다. 즉, undefined가 resolve 되는 Promise가 반환된다.

Promise는 결과적으로 여러번 중첩이 발생수 없다. Promise가 중첩되지 못하게 하는 역할은 Promise.resolve 함수가 한다. resolve 함수의 스펙을 보면 resolve 함수는 받은 인자가 Promise이고 같은 생성자를 가진다면, 받은 인자 그 자체를 리턴한다고 되어 있다. hen 함수는 내부적으로 실행된 결괏값을 이용하여 resolve 함수를 호출한 뒤 그 결괏값인 Promise를 돌려준다. ECMAScript6 성공적인 Promise는 중첩되지 않는다.

위 예제는 간략하게 이해를 돕기 위한 함수 이기떄문에 완전하지 않음에 주의하자. async / await 을 사용하면, 위 예제의 제너레이터 실행기가 필요없지만, 필요 하다면 직접 구현보다는 co 라이브러리를 사용하는 것이 좋다.

const fetch = require('node-fetch');
// https://github.com/tj/co
const co = require('co');

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

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

46.6 async / await

제너레이터를 사용해서 비동기 처리를 동기 처리처럼 동작하도록 구현했지만 코드가 무척 이나 장황해지고 가독성도 좋지 않음 ESS(ECMAScript 2017)에서는 제너레이터보다 간단하고 가독성 좋게 비동기 처리를 동 기 처리처럼 동작하도록 구현할 수 있는 async/await가 도입됨 async/await는 프로미스를 기반으로 동작 async/await를 사용하면 프로미스의 then/catch/finally 후속 처리 메서드에 콜백 함수를 해서 비동기 처리 결과를 후속 처리할 필요 없이 마치 동기 처리처럼 프 로미스를 사용할 수 있음

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 사용할 수 있음 async 함수는 언제나 프로미스를 반환한다. 명시적으로 프로미스를 반환하지 않아도, async 함수는 암묵적으로 반환값을 resolve하는 프로미스를 반환함 * 내부에서 await을 사용하지 않아도, Promise에 감싸져서 반환됨 * 코드는 처음 await을 만날때까지 실행이 지속되고, await을 만나는 순간 프로미스가 반환됨 (마치 제너레이터 실행기의 yield 처럼)

// 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 메서드는 async 메서드가 될 수 없음 (constructor 메서드는 프로미스가 아닌 인스턴스를 반환해야 하기 때문)

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 반환함 * await 키워드는 반드시 프로미스 앞에서 사용해야 함

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');
  1. fetch 함수가 수행한 HTTP 요청에 대한 서버의 응답이 도착해서 fetch 함수가 반환한 프로미스가 settled 상태가 될 때까지 대기
  2. 프로미스가 settled 상태가 되면 프로미스가 resolve한 처리 결과가 res 변수에 할당

await 키워드는 실행을 일시중지시켰다가 프로미스가 settled상태가 되면 다시 재개함

async function foo() {
  const a = await new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(1), 3000));
  const b = await new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
  const c = await new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(3), 1000));

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

foo(); // 약 6초 소요된다.

모든 Promise에 async / await 을 사용하는 것이 좋은 것은 아님 * 동기적으로(순서대로) 작업이 필요한 경우에는 async / await 이 좋은 선택이 될 수 있지만 비동기적으로(순서없이 동시에) 작업이 필요한 경우에는 오히려 독이된다. * 순서에 상관없이 동시다발적으로 필요한 작업에는 Promise.all 을 쓰는 것이 좋다.

async function foo() {
  const res = await Promise.all([
    new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(1), 3000)),
    new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(2), 2000)),
    new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(3), 1000))
  ]);

  console.log(res); // [1, 2, 3]
}

foo(); // 약 3초 소요된다.
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.
async function foo() {
  const res = [];
  const promises = [
    new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 3000)),
    new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000)),
    new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1000)),
  ];
  for (let p of promises) {
    res.push(await p);
  }

  console.log(res); // [1, 2, 3]
}

foo();

46.6.3 에러 처리

비동기 처리를 위한 콜백 패턴에서 에러처리는 가장 어려운 부분 중 하나임 * 에러는 호출자 방향으로 전파(콜 스택의 아래 방향)되지만, 비동기 함수의 콜백 함수를 호출한 것은 비동기 함수가 아니기 떄문에 try ... catch 문을 사용해서 에러를 캐치할 수 없음

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

async/await에서 에러 처리는 try... catch 문을 사용할 수 있음 콜백 함수를 인수로 전달 받는 비동기 함수 함수와는 달리 프로미스를 반환하는 비동기 함수는 명시적 으로 호출할수 있기 때문에 호출자가 명확함

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();
* 위 예제의 foo함수의 catch문은 HTTP 통신에서 발생한 네트워크 에러뿐 아니라 try코드블록내의 모든 문에서 발생한 일반적인 에러까지 모두 캐치할 수 있음
* async함수내에서 catch문을 사용해서 에러처리를 하지않으면 async 함수는 발생한 에러를 reject하는 프로미스를 반환함
* async 함수를 호출하고 Promise.prototype.catch 후속처리 메서드를 사용해 에러를 캐치할 수도 있음 

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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