동기와 비동기 쉽게 이해하기

동기와 비동기란?

소프트웨어 개발에서는 "동기(Synchronous)"와 "비동기(Asynchronous)"라는 개념이 자주 등장합니다. 어떤 경우에 동기를 사용하고 비동기를 사용하는지에 대해 간단한 개념 설명을 통해 알아보겠습니다.

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동기와 비동기의 개념

동기(Synchronous)

동기란 작업이 순차적으로 진행되는 방식을 말합니다. 하나의 작업이 끝나야만 다음 작업이 시작됩니다.

• 특징: 작업이 서로 "맞물려" 진행됩니다. 이전 작업이 완료될 때까지 대기해야 하므로 실행 순서가 보장됩니다.

비동기(Asynchronous)

비동기란 작업이 병렬적으로 진행되는 방식을 말합니다. 하나의 작업이 완료될 때까지 기다리지 않고, 동시에 다른 작업을 진행할 수 있습니다.

• 특징: 대기 시간이 없으며, 결과가 준비되면 알림을 받거나 콜백을 통해 처리합니다. 완료되는 시점을 파악하기 어렵습니다.

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동기와 비동기의 일상적인 예제

동기의 예: 줄 서서 계산하기

동기 방식은 마트에서 계산대를 예로 들 수 있습니다. 손님이 계산을 마칠 때까지 뒤에 있는 손님은 기다려야 합니다.

• 순서
  1. 첫 번째 손님이 계산을 마칩니다.
  2. 두 번째 손님이 계산을 시작합니다.
  3. 세 번째 손님은 그 뒤에 계산합니다.

비동기의 예: 음식점에서 주문하기

비동기 방식은 음식점에서 음식을 주문하고 기다리는 상황과 비슷합니다. 음식을 주문한 뒤 음식을 받을 때까지 다른 손님이 주문하거나 직원이 다른 일을 처리할 수 있습니다.

• 순서
  1. 고객이 음식을 주문합니다.
  2. 요리사가 음식을 준비하는 동안, 고객은 대기하거나 다른 일을 할 수 있습니다.
  3. 음식이 준비되면 직원이 음식을 가져다 줍니다.

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프로그래밍에서의 동기와 비동기

동기 프로그래밍

동기 방식에서는 코드가 위에서 아래로 순차적으로 실행됩니다. 특정 작업이 끝날 때까지 다음 작업은 대기합니다. 이때 대기하는 상태를 blocking이라고 합니다.

# 동기 코드 예제
print("첫 번째 작업 시작")
time.sleep(2)  # 2초 동안 대기
print("두 번째 작업 시작")

• 출력:

  첫 번째 작업 시작
  (2초 대기)
  두 번째 작업 시작

비동기 프로그래밍

비동기 방식에서는 작업이 병렬적으로 실행되며, 시간이 오래 걸리는 작업은 백그라운드에서 처리됩니다. 이때 작업이 끝날 때까지 대기하는 않는 것은 Non-bloking이라고 합니다.

# 비동기 코드 예제
async function firstTask() {
    console.log("첫 번째 작업 시작");
    await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 2000));  // 2초 대기
    console.log("첫 번째 작업 완료");
}

async function secondTask() {
    console.log("두 번째 작업 시작");
}

async function runTasks() {
    await Promise.all([firstTask(), secondTask()]);
}

runTasks();

• 출력:

  첫 번째 작업 시작
  두 번째 작업 시작
  (2초 후)
  첫 번째 작업 완료

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동기와 비동기의 장단점

동기의 장단점

• 장점
  • 코드 흐름이 직관적이고 이해하기 쉽습니다.
  • 디버깅이 간단합니다.
• 단점
  • 작업이 완료될 때까지 대기해야 하므로 성능이 저하될 수 있습니다.

비동기의 장단점

• 장점
  • 작업을 병렬로 처리하므로 성능이 향상됩니다.
  • 대기 시간이 줄어들어 사용자 경험이 개선됩니다.
• 단점
  • 코드 흐름이 복잡해질 수 있습니다.
  • 디버깅이 어려울 수 있습니다.

	동기	비동기
장점	업무가 단순함	자원을 효율적으로 사용
단점	자원을 비효율적으로 사용	업무가 복잡해질 수 있음

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상황에 따라 선택하기

• 순차적으로 실행되어야하는 경우와 아닌 경우를 잘 구별하여 코드를 작성해야합니다. 결과에 다음 행동이 달라지는 경우에는 동기로 코드를 작성해야하지만 아닌 경우에는 비동기로 작성하는 편이 UI(사용자 경험)측면에서 좋습니다. 동기는 결과를 기다리는 것, 비동기는 결과를 기다리지 않는 것이라고 생각하면 조금 더 쉽게 이해할 수 있을 것입니다.

추가로 공부하면 좋은 개념

1. 멀티스레드(Multithreading):
   • 여러 작업을 동시에 실행하기 위해 CPU의 스레드를 활용하는 방식.
2. 이벤트 루프(Event Loop):
   • 비동기 프로그래밍에서 작업을 관리하고 실행하는 메커니즘.
3. 콜백 함수(Callback Function):
   • 특정 작업이 완료되었을 때 호출되는 함수.
4. Promise와 async/await (JavaScript):
   • 비동기 작업을 처리하기 위한 JavaScript 문법.
5. 병렬 처리(Parallel Processing):
   • 여러 CPU 코어를 활용해 작업을 병렬로 처리하는 방법.

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마무리

동기와 비동기는 개발에서 필수적으로 이해해야 할 중요한 개념입니다. 동기는 간단하고 직관적이지만, 성능 최적화가 필요할 때는 비동기 방식을 활용하는 것이 유리합니다.