AsyncIO를 위한 Python 배경지식 - (1) 코루틴 & Task

asyncio를 공부하려다가 잘 모르는 부분이 많아서 그냥 모르는 부분부터 공부하고 넘어가고자 한다.

 

1. 코루틴(coroutine) 이란?

 - cooperative routine을 의미하는데, 서로 협력하는 루틴이라는 뜻이다. 

 - 우선 루틴이라는 개념부터 살펴본다.

def add(a, b):
    c = a + b    # add 함수가 끝나면 변수와 계산식은 사라짐
    print(c)
    print('add 함수')
 
def calc():
    add(1, 2)    # add 함수가 끝나면 다시 calc 함수로 돌아옴
    print('calc 함수')
 
calc()

 이 코드에서 calc함수에서 add를 불렀고, add함수가 끝나면 calc로 다시 돌아온다. 이때, calc가 메인 루틴이고, add는 서브루틴이 되는 거다.

출처 : https://dojang.io/mod/page/view.php?id=2418

 - 이런식의 플로우를 가지고 있다.

 - 코루틴의 플로우

출처 : https://dojang.io/mod/page/view.php?id=2418

 - 이처럼 코루틴은 함수가 종료되지 않은 상태에서 메인 루틴의 코드를 실행하고, 다시 돌아와 코루틴의 코드를 실행한다. 함수의 코드를 실행하는 지점을 진입점(entry point)라고 하는데, 코루틴은 진입점이 여러개다. 이런 점에서 코루틴은 일반 루틴에 비해 메인루틴과 종속관계가 아닌, 대등관계이며, 그래서 협력하는 루틴이다.

 - 이렇게 계속 핑퐁되는 걸 보통 loop를 통해 구현을 하고, close()를 통해 멈춘다. 

 

 (1)  Asymmertric coroutine (generator based coroutine)

   - Python의 generator를 이용한 코루틴을 말한다.

   - generator 함수 안에 yield를 이용해 실행이 일시정지되어있는 generator에게 값을 전달하는 식으로 구현할 수 있다. 

def inner():
  yield 'INNER'
  yield 'GENERATOR'
  yield 'YEAH!'

def outer():
  yield 'Get ready for ...'
  yield from inner()

gen = outer()
print(next(gen))
Get ready for ...

print(next(gen), next(gen), next(gen))
INNER GENERATOR YEAH!

  - 위 코드는 outer() 제너레이터 안에 inner()라는 다른 제너레이터를 생성하여 yield하는 식으로 코루틴을 만들었다. 

  - 이렇게 구현한 제너레이터들은 항상 자신의 caller에게 실행 순서를 넘겨주게 된다. 

 

 (2) Symmetric coroutine (Natice Coroutine)

   - 무조건 caller와만 상호작용하는 기존 코루틴에서 각각의 코루틴들이 서로에게 실행 순서를 넘겨주는 것처럼 보이게 하는 코루틴이다.

import asyncio
async def echo_twice(msg):
  print(msg)
  await asyncio.sleep(1)
  print(msg)

loop = asyncio.get_event_loop()
asyncio.ensure_future(echo_twice('Hello'))
asyncio.ensure_future(echo_twice('There'))
loop.run_forever()
Hello
There
# 주춤...
Hello
There

  - asnyc를 통해 echo_twice()를 코루틴 함수로 정의한다. asyncio.ensure_future()를 통해 실행할 코루틴을 생성한다.

  - asyncio.get_event_loop()로 받은 event loop의 run_forever를 실행함으로써 두개의 코루틴들을 실행한다.

  - await가 yield from의 개념으로, asyncio.sleep(1)을 통해 1초뒤에 첫번째 코루틴의 실행이 완료되고, 다음 event loop에게로 통제권이 넘어가고, 다른 코루틴이 실행된다.

  - event loop는 single thread이므로 한번에 실행되는 코루틴은 하나이다. 그래서 병렬적으로 실행되는 것은 아니다. 이부분은 thread의 개념이 필요하므로 뒤의 포스팅에서 좀 더 자세히 다루도록 한다.

출처 : https://hwangheek.github.io/2019/asynchronous-python/

  - 이미지에서 councurrency에 해당되는 방식으로 코루틴들이 동작한다.

 

 

2. Task란?

 - 우선 Task와 코루틴의 관계 이해를 위해 사진을 먼저 보도록 한다.

출처 : https://jisooo.tistory.com/entry/Python-asyncio-Coroutine%EA%B3%BC-task-eventloop-%EA%B0%9C%EB%85%90%EA%B3%BC-%EC%82%AC%EC%9A%A9%EB%B2%95-%EC%A0%95%EB%A6%AC

 - 대충 보면 task 안에 코루틴이 있다는 걸 알 수 있다. 

 - 객체가 await 표현식에 사용될 수 있을 때 어웨이터블 객체라고 말하는데, 이 객체에는 세가지 유형이 있다. 코루틴, 태스크 및 퓨처

 - 태스크는 코루틴을 동시에 예약하는 데 사용된다.