[C#] async, await 기능을 사용한 비동기 프로그래밍

비동기 프로그래밍은 고성능, 확장성, 반응성이 뛰어난 애플리케이션을 구축하는 데 매우 중요합니다. .NET C#에 async 및 await 키워드가 도입되면서 비동기 코드 작성 프로세스가 크게 간소화되었습니다. 이 글에서는 비동기 프로그래밍의 복잡성을 자세히 살펴보고, 애플리케이션이 .NET의 비동기 기능의 잠재력을 최대한 활용할 수 있도록 모범 사례와 고급 기술을 제공합니다.

async, await 이해

async 및 await 키워드는 .NET C#에서 비동기 프로그래밍의 기초를 형성합니다. 이를 통해 개발자는 동기식 코드처럼 읽히는 비동기 코드를 작성하여 가독성과 유지 관리성을 모두 향상시킬 수 있습니다.

async, await 기본 사항

async 메서드는 일반적으로 비동기 연산을 수행한다는 의미의 Task 또는 Task<T>를 반환합니다. await 키워드는 스레드를 차단하지 않고 대기 중인 작업이 완료될 때까지 async 메서드의 실행을 일시 중지하는 데 사용됩니다.

public async Task ExampleAsyncMethod()
{
    await Task.Delay(1000); // 비동기 작업을 시뮬레이션합니다.
    Console.WriteLine("Operation Completed");
}

async, await 내부 살펴보기

await 키워드가 발생하면 메서드 실행이 일시 중단되고 대기 중인 작업이 완료될 때까지 호출자에게 제어권이 반환됩니다. 이 프로세스는 컴파일러에서 생성된 상태 머신에 의해 관리되며, 이 머신은 메서드의 진행 상황을 추적하고 작업이 완료되면 실행을 재개합니다.

비동기 프로그래밍 모범 사례

비동기 프로그래밍의 모범 사례를 준수하는 것은 함정을 피하고 효율적이고 유지 관리 가능한 코드를 보장하는 데 필수적입니다.

호출 차단 방지

Task.Wait() 또는 Task.Result와 같은 메서드로 호출 스레드를 차단하면 스레드가 작업이 완료될 때까지 대기하게 되어 비동기 프로그래밍의 이점이 훼손됩니다.

Task.Run(() => LongRunningOperation()).Wait();

대신 await을 사용하여 차단하지 않고 비동기 작업을 처리하세요.

await Task.Run(() => LongRunningOperation());

ConfigureAwait(false) 사용

라이브러리 코드에서 ConfigureAwait(false)를 사용하면 현재 동기화 컨텍스트를 캡처하지 않으므로 성능이 향상되고 잠재적인 교착 상태를 방지할 수 있습니다.

await SomeAsyncMethod().ConfigureAwait(false);

예외를 효과적으로 처리하기

비동기 코드에서 적절한 예외 처리는 매우 중요합니다. 비동기 메서드 내에서 try-catch 블록을 사용하여 예외를 포착하고 처리하세요.

try
{
    await SomeAsyncMethod();
}
catch (Exception ex)
{
    // 예외 처리
}

고급 기술

.NET C#에서 비동기 프로그래밍의 모든 기능을 활용하려면 고급 기술을 이해하고 적용하는 것이 중요합니다.

Task-based Asynchronous(TAP) 패턴

작업 기반 비동기 패턴(TAP)은 비동기 연산을 표현하기 위해 Task 및 Task<T> 유형을 사용하는 디자인 패턴입니다. TAP는 비동기 코드 작성을 위한 일관된 접근 방식을 제공하므로 복잡한 연산을 더 쉽게 작성하고 관리할 수 있습니다.

IAsyncEnumerable를 사용한 비동기 스트림

C# 8.0에 도입된 비동기 스트림(IAsyncEnumerable<T>)을 사용하면 데이터의 비동기 시퀀스를 반복할 수 있습니다.

public async IAsyncEnumerable<int> GenerateNumbersAsync()
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        await Task.Delay(1000);
        yield return i;
    }
}

성능 고려 사항 및 최적화

비동기 프로그래밍은 작업 할당 및 컨텍스트 전환으로 인해 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 결과를 동기적으로 사용할 수 있는 경우가 많은 성능에 중요한 경로에는 ValueTask를 사용하여 이를 최소화하세요.

public async ValueTask<int> ComputeAsync()
{
    return await Task.FromResult(42);
}

실제 예제

ASP.NET Core의 비동기 프로그래밍

ASP.NET Core에서 비동기 프로그래밍은 I/O 바인딩 작업을 효율적으로 처리하고 부하가 걸린 상태에서도 애플리케이션의 응답성을 유지하는 데 필수적입니다.

public async Task<IActionResult> GetDataAsync()
{
    var data = await _dataService.GetDataAsync();
    return Ok(data);
}

비동기 파일 작업

비동기 파일 작업을 활용하여 특히 I/O 바인딩 애플리케이션에서 성능을 향상시킬 수 있습니다.

public async Task<string> ReadFileAsync(string filePath)
{
    using (var reader = new StreamReader(filePath))
    {
        return await reader.ReadToEndAsync();
    }
}

결론

.NET C#에서 async 및 await을 사용한 비동기 프로그래밍은 반응성이 뛰어난 고성능 애플리케이션을 구축하기 위한 강력한 프레임워크를 제공합니다. 개발자는 모범 사례를 준수하고 고급 기술을 사용하여 효율적이고 유지 관리가 쉬운 비동기 코드를 작성할 수 있습니다. 이러한 개념을 도입하여 애플리케이션의 확장성과 성능을 향상시키고 .NET의 강력한 비동기 기능을 최대한 활용하세요.