[JavaScript] 프로미스

프로미스

ES6에서 비동기 처리를 위한 또 다른 패턴으로 프로미스^Promise를 도입했다. 프로미스는 전통적인 콜백 패턴이 가진 단점을 보완하며 비동기 처리 시점을 명확하게 표현할 수 있다.

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

콜백 헬

비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드는 비동기 함수가 종료된 이후에 완료된다. 따라서 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드에서 처리 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프의 변수에 할당하면 기대한 대로 동작하지 않는다.

비동기 함수는 비동기 처리 결과를 외부에 반환할 수 없고, 상위 스코프의 변수에 할당할 수도 없다. 따라서 비동기 함수의 처리 결과에 대한 후속 처리는 비동기 함수 내부에서 수행해야 한다. 이때 일반적으로 비동기 함수를 범용적으로 사용하기 위해 비동기 함수에 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 콜백 함수를 전달한다. 필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와 실패하면 호출될 콜백 함수를 전달할 수 있다.

이때 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 비동기 함수가 비동기 처리 결과를 가지고 또다시 비동기 함수를 호출해야 할 수 있다. 콜백 헬^{callback hell}은 이처럼 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상을 말한다.

에러 처리의 한계

try {
  setTimeout(() => { throw new Error('Error'); }, 1000);
} catch (err) {
  // 에러를 캐치하지 못한다.
  console.log(err);
}

try 코드 블록 내에서 호출한 setTimeout 함수가 1초 후에 실행시킨 콜백 함수는 에러를 발생시킨다. 그러나 이 에러는 catch 코드 블록에서 캐치 되지 않는다.

비동기 함수 setTimeout이 호출되면 setTimeout 함수의 실행 컨텍스트가 생성되어 콜 스택에 푸시되어 실행된다.
setTimeout은 비동기 함수이므로 콜백 함수가 호출되는 것을 기다리지 않고 즉시 종료되어 콜 스택에서 제거된다.
이후 타이머가 만료되면 setTimeout 함수의 콜백 함수는 태스크 큐로 푸시되고, 콜 스택이 비어졌을 때 이벤트 루프에 의해 콜 스택으로 푸시되어 실행된다.

즉, setTimeout 함수의 콜백 함수가 실행될 때 setTimeout 함수는 이미 콜 스택에서 제거된 상태다. 이는 setTimeout 함수의 콜백 함수를 호출한 것이 setTimeout 함수가 아니라는 것을 의미한다.

에러는 호출자^caller 방향으로 전파된다. 따라서 setTimeout 함수의 콜백 함수가 발생시킨 에러는 catch 블록에서 캐치되지 않는다.

프로미스의 생성

Promise는 ECMAScript 사양에 정의된 표준 빌트인 객체로, 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출해 프로미스 객체를 생성한다.

Promise 생성자 함수는 비동기 처리를 수행할 콜백 함수를 인수로 전달 받는데, 이 콜백 함수는 resolve와 reject 함수를 인수로 전달받는다.

const promiseGet = url => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('GET', url);
    xhr.send();
 
    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        // 성공적으로 응답을 전달받음
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        // 에러 처리
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};
 
// 프로미스 반환
promiseGet(/* url */);

프로미스는 비동기 처리가 어떻게 진행되고 있는지를 나타내는 상태 정보를 갖는다.

프로미스 상태 정보	의미	상태 변경 조건
pending	비동기 처리가 아직 수행되지 않은 상태	프로미스가 생성된 직후 기본 상태
fulfilled(settled)	비동기 처리가 수행된 상태 (성공)	resolve 함수 호출
rejected(settled)	비동기 처리가 수행된 상태 (실패)	reject 함수 호출

생성된 직후의 프로미스는 기본적으로 pending 상태이다. 이후 비동기 처리가 수행되면 비동기 처리 결과에 따라 프로미스의 상태가 변경된다. 프로미스의 상태는 resolve 또는 reject 함수를 호출하는 것으로 결정된다.

비동기 처리 성공: resolve 함수를 호출해 프로미스를 fulfilled 상태로 변경
비동기 처리 실패: reject 함수를 호출해 프로미스를 rejected 상태로 변경

프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체다.

프로미스의 후속 처리 메서드

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 이에 따른 후속 처리를 해야한다. 이를 위해 프로미스는 후속 메서드 then, catch, finally를 제공한다.

`Promise.prototype.then`

then 메서드는 두 개의 콜백 함수를 인수로 전달받으며, 언제나 프로미스를 반환한다. 만약 then 메서드의 콜백 함수가 프로미스가 아닌 값을 반환하면 그 값을 암묵적으로 resolve/reject하여 프로미스를 생성해 반환한다.

첫 번째 콜백 함수: 프로미스가 fulfilled 상태가 되면 호출, 이때 콜백 함수는 프로미스의 비동기 처리 결과를 인수로 전달받음
두 번재 콜백 함수: 프로미스가 rejected 상태가 되면 호출, 이때 콜백 함수는 프로미스의 에러를 인수로 전달받음

`Promise.prototype.catch`

catch 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다. 이 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태인 경우만 호출된다.

catch 메서드는 then과 동일하게 동작하며, 언제나 프로미스를 반환한다.

`Promise.prototype.finally`

finally 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다. 이 콜백 함수는 프로미스의 성공 여부와 상관없이 무조건 한 번 호출된다. 따라서 프로미스의 상태와 상관없이 공통적으로 수행해야 할 처리 내용이 있을 때 유용하다. finally 메서드도 언제나 프로미스를 반환한다.

프로미스의 에러 처리

비동기 처리에서 발생한 에러는 then 메서드의 두 번재 콜백 함수로 처리할 수 있다. 또는 catch를 사용해 처리할 수도 있다. catch 메서드를 호출하면 내부적으로 then을 호출한다.

promiseGet(/* 잘못된 url */)
  .then(res => console.log(res))
  .catch(err => console.error(err));
 
// 위 코드의 내부적 처리
promiseGet(/* 잘못된 url */)
  .then(res => console.log(res))
  .then(undefined, err => console.error(err));

단, then 메서드의 두 번재 콜백 함수는 첫 번째 콜백 함수에서 발생한 에러를 캐치하지 못하고 코드가 복잡해져서 가독성이 좋지 않다. catch 메서드를 모든 then 메서드를 호출한 이후에 호출하면 비동기 처리에서 발생한 에러 뿐만 아니라 then 메서드 내부에서 발생한 에러까지 모두 캐치할 수 있다. 또한 catch 메서드를 사용하는 것이 가독성이 좋고 명확하기 때문에 에러 처리는 catch 메서드에서 하는 것을 권장한다.

// 안좋은 가독성
// + 두 번재 콜백 함수는 첫 번째 콜백 함수에서 발생한 에러를 캐치하지 못함
promiseGet(/* 잘못된 url */).then(
  res => console.xxx(res),
  err => console.error(err)
);
 
// then 메서드 내부에서 발생한 에러까지 캐치 가능
promiseGet(/* 잘못된 url */)
  .then(res => console.xxx(res))
  .catch(err => console.error(err));

프로미스 체이닝

프로미스의 후속 처리 메서드는 언제나 프로미스를 반환하므로 연속적으로 호출할 수 있다. 이를 프로미스 체이닝^{promise chaining}이라 한다.

프로미스 체이닝을 통해 비동기 처리 결과를 전달받아 후속 처리를 하므로 비동기 처리를 위한 콜백 패턴에서 발생하던 콜백 헬이 발생하지 않는다. 다만 프로미스도 콜백 패턴을 사용하므로 콜백 함수를 사용하지 않는 것은 아니다.

콜백 패턴은 가독성이 좋지 않은데, 이는 ES8에서 도입된 async/await을 통해 해결할 수 있다. 이를 통해 프로미스의 후속 처리 메서드 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스가 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있다.

(async () => {
  const { userId } = await promiseGet(/* url */);
  
  console.log(userId);
})();

프로미스의 정적 메서드

프로미스는 주로 생성자 함수로 사용되지만, 함수도 객체이므로 메서드를 가질 수 있다. 프로미스는 5가지 정적 메서드를 제공한다.

`Promise.resolve`/`Promise.reject` 메서드

이미 존재하는 값을 래핑하여 프로미스를 생성하기 위해 사용
Promise.resolve: 인수로 전달받은 값을 resolve하는 프로미스 생성
Promise.reject: 인수로 전달받은 값을 reject하는 프로미스 생성

`Promise.all` 메서드

여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬 처리할 때 사용
프로미스를 요소로 갖는 이터러블을 인수로 전달받고, 전달받은 모든 프로미스가 모두 fulfilled 상태가 되면 모든 처리 결과를 배열에 저장해 새로운 프로미스를 반환
처리 순서 보장
인수로 전달받은 배열의 프로미스가 하나라도 rejected 상태가 되면 즉시 종료

`Promise.race` 메서드

프로미스를 요소로 갖는 이터러블을 인수로 전달받고, 가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve하는 새로운 프로미스 반환
프로미스가 rejected 상태가 되면 Promise.all 메서드와 동일하게 처리

`Promise.allSettled` 메서드

프로미스를 요소로 갖는 이터러블을 인수로 전달받고, 전달받은 프로미스가 모두 settled 상태가 되면 처리 결과를 배열로 반환
프로미스의 처리 결과를 나타내는 객체
- 프로미스가 fulfilled 상태: 비동기 처리 상태를 나타내는 status 프로퍼티와 처리 결과를 나타내는 value 프로퍼티를 갖음
- 프로미스가 rejected 상태: 비동기 처리 상태를 나타내는 status 프로퍼티와 에러를 나타내는 reason 프로퍼티를 갖음

마이크로태스크 큐

프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 태스크 큐가 아니라 마이크로태스크 큐^{microtask queue/job queue}에 저장된다. 마이크로태스크 큐는 태스크 큐와는 별도의 큐로, 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시 저장된다. 그 외의 비동기 함수의 콜백 함수나 이벤트 핸들러는 태스크 큐에 일시 저장된다. 마이크로태스크 큐는 태스크 큐보다 우선순위가 높다.

fetch 함수

HTTP 요청 전송 기능을 제공하는 클라이언트 사이드 Web API
XMLHttpRequest 객체보다 사용법이 간단하고 프로미스를 지원
- 비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점에서 자유로움
fetch(url [, options])
HTTP 요청을 전송할 URL, HTTP 요청 메서드, HTTP 요청 헤더, 페이로드 등을 설정한 객체를 전달
HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 Promise 객체를 반환
- Response.prototype: HTTP 응답 몸체를 위한 다양한 메서드 제공
- ex. Response.prototype.json: Response 객체에서 HTTP 응답 몸체를 취득하여 역직렬화

const request = {
  get(url) {
    return fetch(url);
  },
  post(url, payload) {
    return fetch(url, {
      method: 'POST',
      headers: { 'content-Type': 'application/json' },
      body: JSON.stringify(payload)
    });
  },
  patch(url, payload) {
    return fetch(url, {
      method: 'PATCH',
      headers: { 'content-Type': 'application/json' },
      body: JSON.stringify(payload)
    });
  },
  delete(url) {
    return fetch(url, { method: 'DELETE' });
  }
};
 
// GET 요청
request.get(/* url */)
  .then(res => res.json())
  .catch(err => console.error(err));