Node.js에서 동시성 처리: 비동기 및 대기에 대한 심층적인 탐구

튜토리얼

Node.js는 비-blocking, 비동기 아키텍처로 널리 알려져 있으며, 높은 확장성과 성능이 요구되는 애플리케이션에 인기 있는 선택입니다. 그러나 Node.js에서 효율적으로 병렬성을 처리하는 것은 애플리케이션이 복잡해질수록 도전적일 수 있습니다. 이 글에서는 Node.js에서 async와 await를 사용하여 병렬성을 관리하는 방법을 탐구하고, 이 도구들이 성능을 최적화할 수 있는 방법에 대해 논의하겠습니다.

왜 Node.js에서 병렬성이 중요한가?

병렬성은 여러 작업이 상호 차단되지 않고 동시에 실행되도록 합니다. 동기적이거나 차단식 환경에서는 코드가 순차적으로 실행되며, 각 작업이 다음 작업이 시작되기 전에 완료되어야 합니다. 그러나 Node.js는 비동기적인 연산을 처리할 수 있도록 설계되어 있어, 서버가 이전 요청이 완료될 때까지 기다리지 않고 여러 요청을 관리할 수 있습니다.

단일 스레드, 이벤트駕動 환경인 Node.js는 이벤트 루프를 통해 여러 동시 연산을 처리할 수 있습니다. 이 비-blocking 아키텍처는 중간 I/O 작업, 예를 들어 데이터베이스 쿼리, 네트워크 호출, 또는 파일 연산을 효율적으로 관리하는 애플리케이션을 개발하는 Node.js 개발 회사에게 기본적인 요소입니다.

Node.js에서 Async와 Await 이해하기

ES2017에서 async와 await의 도입으로 자바스크립트에서 비동기 코드 작업이 훨씬 쉬워졌습니다. 이 키워드들은 개발자들이 동기 코드처럼 보이고 동작하는 비동기 코드를 작성할 수 있게 하여 가독성을 높이고 콜백 헬의 가능성을 줄입니다.

Async: 함수를 async로 선언하면 자동으로 Promise를 반환하게 되며, 그 안에서 await를 사용할 수 있습니다.
Await: 비동기 함수의 실행을 Promise가 결정되거나 거부될 때까지 중지합니다. 이는 비동기 코드를 직선적이고 단계별로 처리할 수 있게 합니다.

Node.js 개발 서비스에서 코드를 간소화하고자 할 때, async와 await는 전통적인 Promise 체인보다 깨끗한 대안을 제공합니다.

Async와 Await의 기본 사용법

Node.js 애플리케이션에서 async와 await가 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 기본적인 예제를 시작해보겠습니다.

아래 예제에서 await는 fetchData 함수 내에서 fetch와 data.json() 작업이 완료될 때까지 실행을 중지합니다. 이 간단한 문법은 코드를 가독적이고 유지보수하기 쉽게 합니다.

JavaScript

async function fetchData() {  

    try {   

        const data = await fetch('https://api.example.com/data');   

        const result = await data.json();   

        console.log(result);  

    } catch (error) {   

        console.error('Error fetching data:', error);  

    } 

}

​

fetchData();

여러 개의 Promise 동시 처리

Async 프로그래밍의 주요 이점 중 하나는 병렬적으로 여러 비동기 작업을 처리할 수 있는 능력입니다. 각 작업이 순차적으로 완료되기를 기다리는 대신, Promise.all()을 사용하면 동시에 실행할 수 있어 실행 시간을 크게 줄일 수 있습니다.

예제: Promise.all() 사용

이 예제에서는 두 가지 API 호출이 동시에 시작되며, 함수는 두 가지 모두가 완료될 때까지 기다립니다. 이 기술은 여러 API 호출이나 데이터베이스 쿼리를 처리하는 Node.js 개발 서비스에서 필수적이며, I/O 연산에 소요되는 시간을 줄여 성능을 향상시킵니다.

JavaScript

async function loadData() {  

    try {    

        const [users, posts] = await Promise.all([      

            fetch('https://api.example.com/users'),      

            fetch('https://api.example.com/posts')    

        ]);    

        console.log('Users:', await users.json());    

        console.log('Posts:', await posts.json());  

    } catch (error) {    

        console.error('Error loading data:', error);  

    } 

}

​

loadData();

Node.js에서 순차 실행 vs 병렬 실행

작업을 순차적으로 실행할 때와 병렬적으로 실행할 때를 이해하는 것은 효율적인 애플리케이션을 구축하는 데 필수적입니다.

순차 실행

순차 실행은 서로 의존하는 작업에 적합합니다. 예를 들어, 하나의 데이터베이스 쿼리가 다른 쿼리의 결과에 의존하는 경우, 그들은 순차적으로 실행되어야 합니다.

JavaScript

async function sequentialTasks() {  

    const firstResult = await taskOne();  

    const secondResult = await taskTwo(firstResult);  

    return secondResult; 

}

병렬 실행

병렬 실행은 독립적인 작업에 최적입니다. Promise.all()을 사용하면 작업을 병렬적으로 실행하여 효율성을 높일 수 있습니다.

JavaScript

async function parallelTasks() {  

    const [result1, result2] = await Promise.all([  

        taskOne(),  

        taskTwo()  

    ]);  

    return [result1, result2]; 

}

성능에 중점을 둔 어떤 Node.js 개발 회사라도 순차 실행과 병렬 실행을 사용할 때를 결정하는 것은 애플리케이션의 속도와 자원 사용에 큰 차이를 만들 수 있습니다.

Async와 Await에서의 오류 처리

에러 처리는 비동기 함수와의 작업에서 필수적인 부분입니다. 에러는 try...catch 블록을 사용하여 관리할 수 있으며, 이는 에러 처리를 간편하게 하고 애플리케이션을 방해하는 잡히지 않은 예외를 줄입니다.

예제: Async와 Await와 함께 Try…Catch 사용

비동기 함수에서 try...catch를 사용하면 Node.js 개발자들이 에러를 효과적으로 관리할 수 있어, 예상치 못한 문제를 잡아내어 부드럽게 처리할 수 있습니다.

JavaScript

async function getData() {  

    try {    

        const response = await fetch('https://api.example.com/data'); 

        if (!response.ok) {      

            throw new Error(`HTTP error! Status: ${response.status}`);    

        } 

        const data = await response.json();  

        return data;  

    } catch (error) {    

        console.error('An error occurred:', error);  

    } 

}

​

getData();

비동기와 Await로 장시간 실행 작업 관리

Node.js 개발 서비스에서는 메인 스레드를 블록하지 않고 배경에서 장시간 실행 작업을 처리하는 것이 중요합니다. Node.js는 배경 작업과 지연 실행을 setTimeout() 또는 bull과 같은 외부 라이브러리를 사용하여 제공하여, 강력한 작업이 애플리케이션의 속도를 늦추지 않도록 합니다.

예제: 비동기 함수에서 실행 지연

장시간 실행 작업은 복잡한 백엔드 연산을 관리하는 Node.js 개발 회사에게 특히 유용하여, 무거운 작업이 배경에서 효율적으로 실행되도록 합니다.

JavaScript

function delay(ms) {  

    return new Promise(resolve => setTimeout(resolve, ms)); 

}

​

async function delayedTask() {  

    console.log('Starting task...');  

    await delay(3000); // Pauses execution for 3 seconds  

    console.log('Task completed'); 

}

​

delayedTask();

비동기와 Await로 쓰레드 동기 최적화 팁

Promise.allSettled() 사용: 하나의 작업이 실패해도 다른 작업에 영향을 미치지 않는 다수의 작업에서는 Promise.allSettled()가 유용합니다. 이 메서드는 모든 프로미스가 결정되기를 기다리며, 그 후에 계속합니다.
동시 요청 제한: 너무 많은 동시 요청은 서버를 과부하시킬 수 있습니다. p-limit와 같은 라이브러리는 동시 요청의 수를 제한하여 성능 저하를 방지하는 데 도움이 됩니다.
깊이 숨은 비동기 호출 피하기: 비동기 호출을 지나치게 많이 사용하면 콜백 헬과 같은 복잡성을 초래할 수 있습니다. 대신, 함수를 더 작고 재사용 가능한 조각으로 나눕니다.
큐 관리를 위한 비동기 라이브러리 사용: bull과 kue와 같은 라이브러리는 배경 작업을 관리하여 Node.js 개발 서비스에서 메인 스레드를 차단하지 않고 장기 실행되는 작업을 처리하는 데 도움이 됩니다.

결론

Node.js에서 async와 await를 효과적으로 관리하면 빠르고 확장 가능한 애플리케이션을 구축하는 강력한 방법입니다. 순차 실행과 병렬 실행을 사용할 때를 이해하고, 오류 처리를 수행하며, 장기 실행 작업을 최적화함으로써, Node.js 개발 회사는 고 부하 상태에서도 높은 성능을 보장할 수 있습니다.

Node.js 개발에서 성능 최적화에 중점을 두는 경우, 이러한 기술은 데이터 처리, API 호출, 복잡한 백엔드 작업을 사용자 경험을 저해하지 않고 처리하는 데 도움이 됩니다. Node.js에서 비동기 프로그래밍을 받아들이면 효율적이고 신뢰할 수 있는 애플리케이션을 만들고, 원활하게 동시성을 처리할 수 있습니다.

Source:
https://dzone.com/articles/handling-concurrency-in-nodejs-with-async-and-await