프로미스 — 저 많은 사람 중에 '나'

모던 자바스크립트 딥다이브를 공부한 내용입니다.

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

콜백 헬

아래 코드 처럼 GET 요청을 전송하고 서버의 응답을 전달 받는 get 함수도 비동기 함수다. get 함수가 비동기 함수인 이유는 get 함수 내부의 onload 이벤트 핸들러가 비동기로 동작하기 때문이다. get 함수를 호출하면 GET 요청을 전송하고 onload 이벤트 핸들러를 등록한 다음 get 함수내의 명시적인 return 이 없기때문에 undefined를 반환하고 즉시 종료된다. 즉, 비동기 함수인 get 함수 내부의 onload 이벤트 핸들러는 get 함수가 종료된 이후에 실행된다. 따라서 get 함수의 onload 이벤트 핸들러에서 서버의 응답 결과를 반환하거나 상위 스코프의 변수에 할당하면 기대한 대로 동작하지 않는다.

const get = (url) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open("GET", url);
  xhr.send();

  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      return JSON.parse(xhr.response);
    } else {
      console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
    }
  };
};

const response = get("https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1");
console.log(response);

위 코드의 프로세스를 시각적으로 나타내면 다음과 같다.

get 함수가 실행되고 onload 이벤트 핸들러가 등록된다.

get 함수 내부의 onload 이벤트핸들러가 등록된다.

서버에서 응답이 오더라도 태스크 큐에 대기한다.

서버 응답이 대기할 때 이미 console.log가 호출된다. 따라서 undefined 가 출력된다.

이처럼 비동기 함수는 비동기 처리 결과를 외부에 반환할 수 없다. 따라서 비동기 함수의 처리 결과에 대한 후속 처리는 비동기 함수 내부에서 수행해야한다. 이때 비동기 함수를 범용적으로 사용하기위해 콜백함수를 전달하는 것이 일반적이다. 필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와 비동기 처리가 실패하면 호출될 콜백 함수를 전달할 수 있다.

const get = (url, successCallback, failureCallback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open("GET", url);
  xhr.send();

  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      successCallback(JSON.parse(xhr.response));
    } else {
      failureCallback(xhr.status);
    }
  };
};

get("https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1", console.log, console.error);

이처럼 콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과에 대한 후속처리를 가지고 또 비동기 함수를 호출해야한다면, 콜백 함수 호출이 중첩된다. 이를 콜백 헬 이라고 부른다.

const get = (url, callback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open("GET", url);
  xhr.send();

  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      callback(JSON.parse(xhr.response));
    } else {
      console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
    }
  };
};

const url = "https://jsonplaceholder.typicode.com";
get(url + "/posts/1", ({ userId }) => {
  console.log(userId);

  get(url + "/users/" + userId, (userInfo) => {
    console.log(userInfo);
  });
});

위 예제를 보면 GET 요청을 통해 서버로 부터 응답(id가 1인 post)를 취득하고 이 데이터를 사용하여 또 다시 GET 요청을 한다. 콜백 헬은 가독성을 나쁘게 하며 실수를 유발하는 원인이 된다. 다음은 콜백 헬이 발생하는 전형적인 사례이다.

get("/step1", (a) => {
  get(`/step2/${a}`, (b) => {
    get(`/step3/${c}`, (c) => {
      get(`/step3/${c}`, (c) => {
        console.log(d);
      });
    });
  });
});

에러 처리의 한계

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 문제점 중에서 가장 심각한 것은 에러처리가 곤란하다는 것이다. 다음 예제를 살펴보자

try {
  setTimeout(() => {
    throw new Error("Error!");
  }, 1000);
} catch (e) {
  console.error("캐치한 에러", e);
}

setTimeout 함수가 콜 스택에 푸시되어 실행된다.

setTimeout 에 설정된 시간 만큼 대기한 후 Web API 가 setTimeout 의 콜백을 태스크 큐로 이동시킨다.

콜 스택이 비어있는 것을 이벤트 루프가 확인하고 setTimeout 콜백을 콜 스택으로 이동시킨다.

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

만약 setTimeout 콜백의 호출자(Caller)가 setTimeout 함수라면 콜 스택의 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 콜백 함수의 실행 컨텍스트일 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 하위 실행 컨텍스트가 setTimeout 함수여야한다. 말로 하니 어렵다. 그림을 보자.

에러는 호출자(Caller) 방향으로 전파된다. 즉, 콜 스택의 아래 방향으로 전파된다. 하지만 앞에서 살펴본 바와 같이 setTimeout 함수의 콜백 함수를 호출한 것은 setTimeout 함수가 아니다. 따라서 setTimeout 함수의 콜백 함수가 발생시킨 에러는 catch 블록에서 캐치 되지 않는다.

지금까지 살펴본 비동기 처리를 위한 콜백 패턴은 콜백 헬이나 에러 처리가 곤란하다는 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 ES6 에서 프로미스가 도입되었다.

프로미스의 생성

Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스 객체를 생성한다.

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

// 프로미스 생성
const promise = new Promise((resolve, reject) => {
    // Promise 함수의 콜백 함수 내부에서 비동기 처리를 수행한다.
    if (/* 비동기 처리 성공 */) {
        resolve('result');
    } else { /* 비동기 처리 실패 */
        reject('failure reason');
    }
});

Promise 생성자 함수가 인수로 전달 받은 콜백 함수 내부에서 비동기 처리를 수행한다. 이때 비동기 처리가 성공하면 콜백 함수의 인수로 전달 받은 resolve 함수를 호출하고, 비동기 처리가 실패하면 reject 함수를 호출한다. 앞에서 살펴본 비동기 함수 get을 프로미스를 사용해 다시 구현해보자.

const promiseGet = (url) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open("GET", url);
    xhr.send();

    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

// promiseGet 함수는 프로미스를 반환한다.
promiseGet("https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1");

비동기 함수인 promiseGet은 함수 내부에서 프로미스를 생성하고 반환한다. 비동기 처리는 Promise 생성자 함수가 인수로 전달 받은 콜백 함수 내부에서 수행한다. 만약 비동기 처리가 성공하면 비동기 처리 결과를 resolve 함수에 인수로 전달하면서 호출하고, 비동기 처리가 실패하면 에러를 reject 함수에 인수로 전달하면서 호출한다.

프로미스는 다음과 같이 현재 비동기 처리가 어떻게 진행되고 있는지를 나타내는 상태 정보를 갖는다.

생성된 직후의 프로미스는 기본적으로 pending 상태다. 이후 비동기 처리가 수행되면 비동기 처리 결과에 따라 다음과 같이 프로미스의 상태가 변경된다.

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

이처럼 프로미스의 상태는 resolve 또는 reject 함수를 호출하는 것으로 결정된다.

fulfilled 또는 rejected 상태를 settled 상태라고 한다. settled 상태는 fulfilled 또는 rejected 상태와 상관없이 pending이 아닌 상태로 비동기 처리가 수행된 상태를 말한다.

프로미스는 pending 상태에서 fulfilled 또는 rejected 상태, 즉 settled 상태로 변화할 수 있다. 하지만 일단 settled 상태가 되면 더는 다른 상태로 변화할 수 없다.

비동기 처리가 성공하면 프로미스는 pending 상태에서 fulfilled 상태로 변화한다. 그리고 비동기 처리 결과인 1을 값으로 갖는다.

const fulfilled = new Promise((resolve) => resolve(1));

비동기 처리가 실패하면 프로미스는 pending 상태에서 rejected 상태로 변화한다. 그리고 비동기 처리 결과인 Error 객체를 값으로 갖는다. 즉, 프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체다.

const rejected = new Promise((_, reject) =>
  reject(new Error("error occurred"))
);

프로미스의 후속 처리 메서드

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 후속 처리 메서드에 인수로 전달한 콜백 함수가 선택적으로 호출된다. 이를 위해 프로미스는 후속 메서드 then, catch, finally를 제공한다. 이때 후속 처리 메서드의 콜백 함수에 프로미스의 처리 결과가 인수로 전달된다. 모든 후속 처리 메서드는 프로미스를 반환하며 비동기로 동작한다.

Promise.prototype.then

then 메서드는 두 개의 콜백 함수를 인수로 전달 받는다.

첫 번째 콜백 함수는 프로미스가 fulfilled 상태(resolve 함수가 호출된 상태)가 되면 호출된다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 비동기 처리 결과를 인수로 전달받는다.
두 번째 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태(reject 함수가 호출된 상태)가 되면 호출된다. 이때 콜백 함수는 프로미스의 에러를 인수로 전달 받는다.

// fulfilled
new Promise((resolve) => resolve("fulfilled")).then(
  (v) => console.log(v),
  (e) => console.error(e)
);

// rejected
new Promise((_, reject) => reject(new Error("rejected"))).then(
  (v) => console.log(v),
  (e) => console.error(e)
);

then 메서드는 언제나 프로미스를 반환한다. 만약 then 메서드의 콜백 함수가 프로미스를 반환하면 그 프로미스를 그대로 반환하고, 콜백 함수가 프로미스가 아닌 값을 반환하면 그 값을 암묵적으로 resolve 또는 reject하여 프로미스를 생성해 반환한다.

Promise.prototype.catch

catch 메서드의 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태인 경우만 호출된다.

/ rejected
new Promise((_, reject) => reject(new Error("rejected"))).catch((e) =>
  console.error(e)
);

then 메서드와 마찬가지로 언제나 프로미스를 반환한다.

Promise.prototype.finally

finally 메서드의 콜백 함수는 프로미스의 성공(fulfilled) 또는 실패(rejected)와 상관없이 무조건 한 번 호출된다.

해당 메서드는 프로미스 상태와 상관없이 공통적으로 수행해야 할 처리 내용이 있을 때 유용하다.

new Promise(() => {}).finally(() => console.log("finally"));

후속 처리 코드

프로미스의 에러 처리

비동기에서 발생한 에러는 다음처럼 then 메서드의 두 번째 콜백 함수를 사용할 수 있다.

const wrongUrl = "https://jsonplaceholder.typicode.com/XXX/1";

// 부적절한 URL이 지정되었기 때문에 에러가 발생한다.
promiseGet(wrongUrl).then(
  (res) => console.log(res),
  (err) => console.error(err)
);

위와 같은 방법은 첫 번째 콜백에서 발생한 에러를 캐치하지 못한다. 또한 통상적으로 catch 메서드를 에러핸들링할 때 많이 사용하기 때문에 의미가 모호해질 수 있다.

따라서 비동기 처리의 에러핸들링은 catch 메서드로 사용하는 것이 더 낫다.

const wrongUrl = "https://jsonplaceholder.typicode.com/XXX/1";

// 부적절한 URL이 지정되었기 때문에 에러가 발생한다.
promiseGet(wrongUrl)
  .then((res) => console.log(res))
  .catch((err) => console.error(err));

catch 메서드를 모든 then 메서드를 호출한 이후에 호출하면 비동기 처리에서 발생한 에러 뿐만 아니라 then 메서드 내부에서 발생한 에러까지 모두 캐치할 수 있다.

프로미스 체이닝

const url = "https://jsonplaceholder.typicode.com";

// id가 1인 post의 userId를 획득
promiseGet(`${url}/posts/1`)
  // 취득한 post의 userId로 user 정보를 획득
  .then(({ userId }) => promiseGet(`${url}/users/${userId}`))
  .then((userInfo) => console.log(userInfo))
  .catch((err) => console.error(err));

then, catch, finally 후속 처리 메서드는 언제나 프로미스를 반환하기 때문에 연속적으로 호출할 수 있다. 이를 프로미스 체이닝 이라 한다.

위 예제의 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 다음과 같이 인수를 전달 받으면서 호출된다.

이처럼 프로미스 체이닝이 가능한 이유는 후속 처리 메서드가 항상 프로미스를 반환하기 때문이다. 이러한 이유로 콜백 함수가 프로미스가 아닌 값을 반환하더라도 그 값을 암묵적으로 resolve 또는 reject하여 프로미스를 생성해 반환한다.

프로미스 체이닝을 사용하면 콜백 패턴에서 발생하던 콜백 헬을 비교적 가독성이 좋게 만들 수 있다. 하지만 프로미스도 콜백패턴을 사용하기 때문에 콜백 패턴으로 인해 가독성이 좋지 않은 문제는 es8 의 async await이 도입 되어 더 개선되었다.

이러한 이유를 잘 보면 비동기로직에서 콜백 패턴 -> 프로미스 -> async await 가 도입된 흐름을 파악할 수 있다.

프로미스의 정적 메서드

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

Promise.resolve / Promise.reject

Promise.resolve와 Promise.reject 메서드는 이미 존재하는 값을 래핑하여 프로미스를 생성하기 위해 사용한다.

Promise.resolve 메서드는 인수로 전달 받은 값을 resolve 하는 프로미스를 생성한다.

// 배열을 resolve하는 프로미스를 생성
const resolvePromise = Promise.resolve([1, 2, 3]);
resolvePromise.then(console.log);

위 예제는 다음 예제와 동일하게 동작한다.

const resolvePromise = new Promise((resolve) => resolve([1, 2, 3]));
resolvePromise.then(console.log);

Promise.reject 메서드는 인수로 전달 받은 값을 reject 하는 프로미스를 생성한다.

// 에러 객체를 reject하는 프로미스를 생성
const rejectedPromise = Promise.reject(new Error("Error"));
rejectedPromise.catch(console.log);

위 예제는 다음 예제와 동일하게 동작한다.

const rejectedPromise = new Promise((_, reject) => reject(new Error("Error")));
rejectedPromise.catch(console.log);

Promise.all

Promise.all 메서드는 여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬 처리할 때 사용한다.

const requestData1 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 3000));
const requestData2 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000));
const requestData3 = () =>
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1000));

// 세 개의 비동기 처리를 순차적으로 처리
const res = [];
requestData1()
  .then((data) => {
    res.push(data);
    return requestData2();
  })
  .then((data) => {
    res.push(data);
    return requestData3();
  })
  .then((data) => {
    res.push(data);
    console.log(res);
  })
  .catch(console.error);

위 예제는 첫 번째 비동기 처리에 3초, 두 번째 비동기 처리에 2초, 세 번째 비동기 처리에 1초가 소요되어 총 6초 이상이 소요된다. 세 개의 비동기 처리를 순차적으로 처리한다.

그런데 위 예제의 경우 세 개의 비동기 처리가 서로 의존하지 않고 개별적으로 수행된다. 즉, 앞선 비동기 처리 결과를 다음 비동기 처리가 사용하지 않는다. 따라서 위 예제의 경우 세 개의 비동기 처리를 순차적으로 처리할 필요가 없다.

Promise.all 메서드를 사용해 세 개의 비동기 처리를 병렬로 처리해보자.

Promise.all 메서드는 프로미스를 요소를 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 전달 받는다. 그리고 전달받은 모든 프로미스가 모두 fulfilled 상태가 되면 모든 처리 결과를 배열에 저장해 새로운 프로미스를 반환한다. 이때 처리 순서가 보장된다.

Promise.all 메서드가 종료되는데 걸리는 시간은 가장 늦게 fulfilled 상태가 되는 프로미스의 처리 시간보다 조금 더 길다. 위 에제의 경우 모든 처리에 걸리는 시간은 가장 늦게 fulfilled 상태가 되는 첫 번째 프로미스의 처리 시간인 3초보다 조금 더 소요된다.

Promise.all 메서드는 인수로 전달받은 배열의 프로미스가 하나라도 rejected 상태가 되면 나머지 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리지 않고 즉시 종료한다.

Promise.all([
  new Promise((_, reject) =>
    setTimeout(() => reject(new Error("Error 1")), 3000)
  ),
  new Promise((_, reject) =>
    setTimeout(() => reject(new Error("Error 2")), 2000)
  ),
  new Promise((_, reject) =>
    setTimeout(() => reject(new Error("Error 3")), 1000)
  ),
])
  .then(console.log)
  .catch(console.error); // Error: Error 3

위 예제의 경우 세 번째 프로미스가 가장 먼저 rejected 상태가 되므로 세 번째 프로미스가 reject한 에러가 catch 메서드로 전달된다.

Promise.all 메서드는 인수로 전달받은 이터러블의 요소가 프로미스가 아닌 경우 Promise.resolve 메서드를 통해 프로미스로 래핑한다.

Promise.all([
  1, // Promise.resolve(1)
  2, // Promise.resolve(2)
  3, // Promise.resolve(3)
])
  .then(console.log)
  .catch(console.error);

다음은 깃허브 아이디로 깃허브 사용자 이름을 취득하는 3개의 비동기 처리를 모두 병렬로 처리하는 예제이다.

const promiseGet = (url) => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open("GET", url);
    xhr.send();

    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

const githubIds = ["jeresig", "ahejlsberg", "ungmo2"];

Promise.all(
  githubIds.map((id) => promiseGet(`https://api.github.com/users/${id}`))
)
  .then((users) => users.map((user) => user.name))
  .then(console.log)
  .catch(console.error);

위 예제의 Promise.all 메서드는 promiseGet 함수가 반환한 3개의 프로미스로 이루어진 배열을 인수로 전달받고 이 프로미스들이 모두 fulfilled 상태가 되면 처리 결과를 배열에 저장해 새로운 프로미스를 반환한다. 이때 Promise.all 메서드가 반환한 프로미스는 세 개의 사용자 객체로 이루어진 배열을 담고 있다. 이 배열은 첫 번째 then 메서드에 인수로 전달된다.

Promise.race

Promise.race 메서드는 Promise.all 메서드처럼 모든 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리는 것이 아니라 가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다.

Promise.race([
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(1), 3000)),
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(2), 2000)),
  new Promise((resolve) => setTimeout(() => resolve(3), 1000)),
])
  .then(console.log)
  .catch(console.error);

반면에 프로미스의 rejected 상태는 Promise.all 메서드와 동일하게 처리한다. 즉, Promise.race 메서드에 전달된 프로미스가 하나라도 rejected 상태가 되면 에러를 reject 하는 새로운 프로미스를 즉시 반환한다.

Promise.allSettled

Promise.allSettled 메서드는 프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블 인수를 전달받는다. 그리고 전달받은 프로미스가 모두 settled 상태(비동기 처리가 수행된 상태, 즉 fulfilled 또는 rejected 상태)가 되면 처리 결과를 배열로 반환한다.

Promise.allSettled 메서드가 반환한 배열에는 fulfilled 또는 rejected 상태와는 상관없이 Promise.allSettled 메서드가 인수로 전달받은 모든 프로미스들의 처리 결과가 모두 담겨 있다. 프로미스의 처리 결과를 나타내는 객체는 다음과 같다.

프로미스가 fulfilled 상태인 경우 비동기 처리 상태를 나타내는 status 프로퍼티와 처리 결과를 나타내는 value 프로퍼티를 갖는다.
프로미스가 rejected 상태인 경우 비동기 처리 상태를 나타내는 status 프로퍼티와 에러를 나타내는 reason 프로퍼티를 갖는다.

fetch

fetch 함수는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 Promise 객체를 반환한다. 따라서 후속처리 메서드 then을 통해 프로미스가 resolve한 Respnse 객체를 전달 받을 수 있다.

또한 fetch 함수가 반환한 프로미스가 래핑하고 있는 MIME 타입이 application/json 인 HTTP 응답 몸체를 취득하려면 Response.prototype.json 메서드를 사용한다. Response.prototype.json 메서드는 Response 객체에서 HTTP 응답 몸체를 취득하여 역직렬화 한다.

fetch 함수를 사용한 HTTP 요청

fetch 함수에 첫 번째 인수로 HTTP 요청을 전송할 URL과 두 번째 인수로 HTTP 요청 메서드, HTTP 요청 헤더, 페이로드 등을 설정한 객체를 전달한다.

GET 요청

POST 요청

PATCH 요청

DELETE 요청

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