[JavaScript] 제너레이터와 async/await

제너레이터란?

ES6에서 도입된 제너레이터(generator)는 코드 블록의 실행을 일시 중지했다가 필요한 시점에 재개할 수 있는 특수한 함수입니다. 제너레이터와 일반 함수의 차이는 다음과 같습니다.

 

1. 제너레이터 함수는 함수 호출자에게 함수 실행의 제어권을 양도할 수 있다.

함수를 호출한 이후 함수 실행을 제어할 수 없는 일반 함수와 달리 제너레이터는 함수 호출자가 함수 실행을 일시 중지시키거나 재개시킬 수 있습니다.

 

2. 제너레이터 함수는 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있다.

함수가 실행되고 있는 동안 함수 외부에서 함수 내부로 값을 전달하여 함수의 상태를 변경할 수 없는 일반 함수와 달리 제너레이터 함수는 함수 호출자와 양방향으로 함수의 상태를 주고받을 수 있습니다.

 

3. 제너레이터 함수를 호출하면 제너레이터 객체를 반환한다.

일반 함수를 호출하면 함수 코드를 일괄 실행하고 값을 반환받지만 제너레이터 함수를 호출하면 함수 코드를 실행하는 것이 아니라 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체를 반환합니다.

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제너레이터 함수의 정의

제너레이터 함수는 function* 키워드로 선언하며 하나 이상의 yield 표현식을 포함합니다. 애스터리스크(*)의 위치는 function 키워드와 함수 이름 사이 어디든 상관없지만 function 키워드 바로 뒤에 붙이는 것을 권장합니다.

 

// 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;
  }
}

 

제너레이터 함수는 화살표 함수로 정의할 수 없고 new 연산자와 함께 생성자 함수로 호출할 수 없습니다.

 

const genArrowFunc = * () => {
  yield 1;
}; // SyntaxError: Unexpected token '*'

function* genFunc() {
  yield 1;
}

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

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제너레이터 객체

제너테이터 함수를 호출하면 이터러블이면서 동시에 이터레이터인 제너레이터 객체를 생성해 반환합니다.

 

즉, 제너레이터 객체는 Symbol.iterator 메서드를 상속받는 이터러블이면서, value, done 프로퍼티를 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환하는 next 메서드를 소유하는 이터레이터입니다. 따라서 Symbol.iterator 메서드를 호출해서 별도로 이터레이터를 생성할 필요가 없습니다.

 

// 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 메서드 외에 이터레이터에 없는 return, throw 메서드를 추가로 갖습니다. 따라서 제너레이터 객체의 세 개의 메서드를 호출하면 다음과 같이 동작합니다.

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

function* genFunc() {
  try {
    yield 1;
    yield 2;
    yield 3;
  } catch (e) {
    console.error(e);
  }
}

const generator = genFunc();

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

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제너레이터의 일시 중지와 재개

제너레이터는 함수 호출자에게 제어권을 양도하여 yield 키워드와 next 메서드를 통해 실행을 일시 중지하고 필요한 시점에 함수 실행을 재개할 수 있습니다.

 

yield 키워드는 제너레이터 함수의 실행을 일시 중시시키거나 yield 키워드 뒤에 오는 표현식의 평가 결과를 제너레이터

함수 호출자에게 반환합니다.

 

// 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}

1. 제너레이터 객체의 next 메서드를 호출하면 yield 표현식까지 실행되고 일시 중지(suspend)되고 함수 제어권이 호출자로 양도
2. 제너레이터 객체의 next 메서드는 value, done 프로퍼티를 갖는 이터레이터 리절트 객체를 반환
3. value 프로퍼티에는 yield의 값, done 프로퍼티에는 함수가 끝까지 실행되었는지를 나타내는 불리언 값이 할당

generator.next() -> yield -> generator.next() -> yield -> ... -> generator.next() -> return

 

이처럼 next 메서드를 반복 호출하여 yield 표현식까지 실행과 일시 중지를 반복하다가 제너레이터 함수가 끝까지 실행되면 next 메서드가 반환하는 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티와 done 프로퍼티에는 제너레이터 함수의 반환값과 끝까지 실행되었음을 나타내는 true가 할당됩니다.

 

 

또한 제너레이터 객체의 next 메서드에 전달한 인수는 제너레이터 함수의 yield 표현식을 할당받는 변수에 할당되어 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있습니다.

 

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 함수 호출자는 next 메서드를 통해 yield 표현식까지 함수를 실행시켜 제너레이터 객체가 관리하는 상태값을 꺼내올 수 있고, next 메서드에 인수를 전달해 제너레이터 객체에 상태를 밀어넣을 수 있습니다.

 

이러한 제너레이터의 특성을 활용하면 비동기 처리를 동기 처리처럼 구현할 수 있습니다.

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제너레이터의 활용

이터러블의 구현

제너레이터 함수를 사용하면 이터레이션 프로토콜을 준수해 이터러블을 생성하는 방식보다 간단히 이터러블을 구현할 수 있습니다. 

 

// 1. 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
}


// 2. 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
}

 

비동기 처리

제너레이터 함수는 next 메서드와 yield 표현식을 통해 함수 호출자와 함수의 상태를 주고받을 수 있기 때문에 프로미스를 사용한 비동기 처리를 동기 처리처럼 구현할 수 있습니다. 즉, 프로미스의 후속 처리 메서드 then/catch/finally 없이 비동기 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있습니다.

 

// 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

    return result.done
      ? result.value // ⑨
      : result.value.then(res => onResolved(res)); // ⑦
  };

  return onResolved; // ③
};

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

  const response = yield fetch(url); // ⑥
  const todo = yield response.json(); // ⑧
  console.log(todo);
  // {userId: 1, id: 1, title: 'delectus aut autem', completed: false}
})()); // ④

 

async/await을 사용하면 위 예제의 async 함수와 같은 제너레이터 실행기를 사용할 필요는 없지만 필요하다면 co 라이브러리를 사용하는 것이 권장됩니다.

 

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 }
});

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async/await

ES8에서 제너레이터보다 간단하고 가독성 좋게 비동기 처리를 동기 처리처럼 동작하도록 구현할 수 있는 async/await가 도입되었습니다.

• async/await는 프로미스를 기반으로 동작
• async/await을 사용하면 비동기 처리를 후속 처리할 필요 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스가 결과를 반환

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();

 

async 함수

async 함수는 async 키워드를 사용해 정의하며 언제나 프로미스를 반환합니다. async 함수가 명시적으로 프로미스를 반환하지 않더라도 async 함수는 암묵적으로 반환값을 resolve하는 프로미스를 반환합니다. 또한, await 키워드는 반드시 async 함수 내부에서 사용해야 합니다.

 

// 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 constructor() { } => SyntaxError: Class constructor may not be an async method
  async bar(n) { return n; }
}
const myClass = new MyClass();
myClass.bar(5).then(v => console.log(v)); // 5

*클래스의 constructor 메서드는 인스턴스를 반환해야 하지만 async 함수는 언제나 프로미스를 반환해야 하기 때문에 constructor 메서드는 async 메서드가 될 수 없음

 

await 키워드

await 키워드는 프로미스가 settled 상태가 될 때까지 대기하다가 settled 상태가 되면 프로미스가 resolve한 처리 결과를 반환합니다. await 키워드는 반드시 프로미스 앞에서 사용해야 합니다.

 

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');

• fetch 함수가 수행한 HTTP 요청에 대한 서버의 응답이 도착해서 fetch 함수가 반환한 프로미스 settled 상태가 될 때까지 대기하다가 이후 프로미스가 settled 상태가 되면 프로미스가 resolve한 처리 결과가 res 변수에 할당

이처럼 await 키워드는 다음 실행을 일시 중시시켰다가 프로미스가 settled 상태가 되면 다시 재개합니다. 따라서 앞선 비동기 처리의 결과를 가지고 다음 비동기 처리를 수행하는 상황처럼 처리 순서가 보장되어야 할때 모든 프로미스에 await 키워드를 써서 순차적으로 처리할 수 있습니다.

 

에러 처리

프로미스를 반환하는 비동기 함수는 명시적으로 호출될 수 있기 때문에 호출자가 명확합니다. 따라서 호출자 방향을 전파되는 에러를 async/await에서 try...catch문을 사용해 처리할 수 있습니다.

 

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();

 

• foo 함수의 catch 문은 HTTP 통신에서 발생한 네트워크 에러뿐 아니라 try 코드 블록 내의 모든 문에서 발생한 일반적인 에러까지 모두 캐치

이처럼 async 함수 내에서 catch 문을 사용해서 에러 처리를 하지 않으면 async 함수는 발생한 에러를 reject하는 프로미스를 반환하기 때문에 Promise.prototype.catch 후속 처리 메서드를 사용할 수도 있습니다.

 

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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[출처] 모던 자바스크립트 Deep Dive

https://wikibook.co.kr/mjs/

모던 자바스크립트 Deep Dive: 자바스크립트의 기본 개념과 동작 원리