[모던 자바스크립트 Deep Dive] 45장. 프로미스

1. 비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

1) 콜백 헬

- 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 비동기 함수를 범용적으로 사용하기 위해 비동기 함수에 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 콜백 함수를 전달하는 것이 일반적이다. 필요에 따라 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와 비동기 처리가 실패하면 호출될 콜백 함수를 전달할 수 있다.

- 콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 비동기 함수가 비동기 처리 결과를 가지고 또 다시 비동기 함수를 호출해야 한다면 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상이 발생하는데, 이를 콜백 헬 이라 한다.

 

2) 에러 처리의 한계

try{
    setTimeout(() => { throw new Error('error!'); }, 1000);
} catch(e) {
    // 에러를 캐치하지 못한다.
    console.error('캐치 에러', e);
}

- 에러가 catch 코드 블록에서 캐치되지 않는 이유는

비동기 함수인 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.

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

- 에러는 호출자 방향으로 전파된다. 즉, 콜 스택의 아래 방향(실행 중인 실행 컨텍스트가 푸시되기 직전에 푸시된 실행 컨텍스트 방향)으로 전파된다. 하지만 앞에서 살펴본 바와 같이 setTimeout 함수의 콜백 함수를 호출한 것은 setTimeout 함수가 아니다. 따라서 setTimeout 함수의 콜백 함수가 발생시킨 에러는 catch 블록에서 캐치되지 않는다.

 

2. 프로미스의 생성

- Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스(Promise 객체)를 생성한다. Promise 는 ECMAScript 사양에 정의된 표준 빌트인 객체다.

- Promise 생성자 함수는 비동기를 처리를 수행할 콜백함수를 인수로 전달받는데 이 콜백 함수는 resolve와 reject 함수를 인수로 전달받는다.

const promise = new Promise((resolve, reject) => {
    if(/*비동기 처리 성공 조건*/) {
        resolve('result');
    } else {
        /*비동기 처리 실패*/
        reject('failure reason');
    }
});

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

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

- 프로미스는 비동기 처리 상태와 처리 결과를 관리하는 객체다.

 

3. 프로미스의 후속 처리 메서드

- 프로미스의 후속 처리 메서드로 then, catch, finally 를 제공한다.

1) Promise.prototype.then

- then 메서드는 두 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다.

> 첫 번째 콜백 함수는 프로미스가 fulfilled 상태(resolve 함수가 호출된 상태)가 되면 호출. 이때 콜백 함수는 프로미스의 비동기 처리 결과를 인수로 전달받는다.

> 두 번째 콜백 함수는 프로미스가 rejected 상태(reject 함수가 호출된 상태)가 되면 호출. 이때 콜백 함수는 프로미스의 에러를 인수로 전달받는다.

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

 

2) Promise.prototype.catch

- catch 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다. catch 메서드의 콜백 함수는 프로미스가 rejected상태인 경우만 호출된다.

new Promise((_, reject) => reject(new Error('rejected')))
    .catch(e => console.log(e));
// Error: rejected

 

3) Promise.prototype.finally

- finally 메서드는 한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다. finally 메서드의 콜백 함수는 프로미스의 성공 또는 실패와 상관없이 무조건 한 번 호출된다. 프로미스의 상태와 상관없이 공통적으로 수행해야 할 처리 내용이 있을 때 유용하다.

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

 

4. 프로미스의 에러 처리

1) then을 이용하여 에러 처리를 하는 경우

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

promiseGet(wrongUrl).then(
    res => console.log(res),
    err => console.error(err)
); // Error: 404

- then 메서드의 두 번째 콜백 함수는 첫 번째 콜백 함수에서 발생한 에러를 캐치하지 못하고 코드가 복잡해져 가독성이 좋지 않다.

2) catch를 이용하여 에러 처리를 하는 경우

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

promiseGet(wrongUrl)
  .then(res => console.log(res)); 
  .catch(err => console.error(err)); // Error: 404

- catch 메서드를 모든 then 메서드를 호출한 이후에 호출하면 비동기 처리에서 발생한 에러(rejected 상태)뿐만 아니라 then 메서드 내부에서 발생한 에러까지 모두 캐치할 수 있다. 따라서 에러 처리는 catch 메서드에서 하는 것을 권장한다.

 

5. 프로미스 체이닝

- then, catch, finally 후속 처리 메서드를 연속적으로 호출하는 것을 프로미스 체이닝이라 한다.

- 가독성이 좋지 않은 콜백 패턴 대신 async/await을 사용할 수도 있다. async/await를 사용하면 프로미스의 후속 처리 메서드 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스가 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있다.

 

6. 프로미스의 정적 메서드

1) Promisze.resolve / Promise.reject

- 이미 존재하는 값을 래핑하여 프로미스를 생성하기 위해 사용한다.

const resolvedPromise = Promise.resolve([1,2,3]);
resolvedPromise.then(console.log); // [1,2,3]

const resolvedPromise2 = Promise.reject(new Error('Error!'));
resolvedPromise2.catch(console.log); // Error: Error!

2) Promisze.all

- 여러 개의 비동기 처리를 모두 병렬처리할 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));

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; // [1,2,3] -> 약 6초 소요
  })
  .catch(console.error);

위 예제는 3개의 비동기 처리를 순차적으로 처리한다. 하지만 서로 의존하지 않고 개별적으로 수행된다. 즉, 앞선 비동기 처리 결과를 다음 비동기 처리가 사용하지 않는다.

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));

Promise.all([requestData1(), requestData2(), requestData3()])
       .then(console.log) // [1,2,3] -> 약 3초 소요
       .catch(console.error);

Promise.all 메서드는 프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 전달받는다. 그리고 전달받은 모든 프로미스가 모두 fulfilled 상태가 되면 모든 처리 결과를 배열에 저장해 새로운 프로미스를 반환한다. 

Promise.all 메서드가 종료하는데 걸리는 시간은 가장 늦게 fulfilled 상태가 되는 프로미스의 처리 시간보다 조금 더 길다. 첫번째 프로미스가 가장 나중에 fulfilled 상태가 되어도 첫 번째 프로미스가 resolve한 처리 결과부터 차례대로 배열에 저장하기 때문에 처리 순서가 보장된다.

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

 

3) Promisze.race

- Promise.all 메서드와 동일하게 프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 전달받는다. 

- 가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다.

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

Promise.race 메서드에 전달된 프로미스가 하나라도 rejected 상태가 되면 에러를 reject 하는 새로운 프로미스를 즉시 반환한다.

 

4) Promisze.allSettled

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

Promise.allSettled([
  new Promise(resolve => setTimeout(() => resolve(1), 2000)),
  new Promise((_, reject) => setTimeout(() => reject(new Error('Error!')), 1000))
]).then(console.log);

/*
[
  {status : "fulfilled", value : 1},
  {status : "rejected", reason : Error: Error! at <anonymous>:3:54}
]
*/

 

7. 마이크로태스크 큐

setTimeout(() => console.log(1), 0);

Promise.resolve()
       .then(() => console.log(2))
       .then(() => console.log(3));

위의 예제를 보면 프로미스의  후속 처리 메서드도 비동기로 동작하므로 1 → 2 → 3 의 순으로 출력될 것 같지만 2 → 3 → 1 의 순으로 출력된다. 그 이유는 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 태스크 큐가 아니라 마이크로태스크 큐에 저장되기 때문이다.

마이크로태스크 큐에는 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시 저장되고 비동기 함수의 콜백 함수나 이벤트 핸들러는 태스크 큐에 일시 저장된다.

마이크로태스크 큐는 태스크 큐보다 우선순위가 높다. 즉, 이벤트 루프는 콜 스택이 비면 먼저 마이크로태스크 큐에서 대기하고 있는 함수를 가져와 실행하고 마이크로태스크 쿠가 비면 태스크 큐에서 대기하고 있는 함수르 가져와 실행한다.

 

8. fetch

- fetch 함수는 HTTP 요청 전송 기능을 제공하는 클라이언트 사이드 Web API다. XMLHttpRequest 객체보다 사용법이 간단하고 프로미스를 지원하기 때문에 비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점에서 자유롭다.

- fetch 함수는 HTTP 응답을 나타내는 Response 객체를 래핑한 Promise 객체를 반환한다.

fetch('https://jsonplaceholder.typicode.com/todos/1')
  .then(res => console.log(res));

- fetch 함수를 사용할 때는 에러 처리에 주의해야 한다.

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

fetch(wrongUrl)
  .then(() => console.log('ok'))
  .catch(() => console.log('error'));

fetch 함수가 반환하는 프로미스는 기본적으로 404 Not Found 나 500 Internal Server Error 와 같은 HTTP 에러가 발생해도 에러를 reject하지 않고 불리언 타입의 ok 상태를 false로 설장한 Response 객체를 resolve한다. 오프라인 등의 네트워크 장애나 CORS 에러에 의해 요청이 완료되지 못한 경우에만 프로미스를 reject한다.

따라서 fetch 함수를 사용할 때는 fetch 함수가 반환한 프로미스가 resolve한 불리언 타입의 ok 상태를 확인해 명시적으로 에러를 처리할 필요가 있다.

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

fetch(wrongUrl)
  .then(res => {
    if(!res.ok) throw new Error(res.statusText);
    return res.json();
  )
  .then(todo => console.log(todo))
  .catch(err => console.error(err));

* axios 는 모든 HTTP 에러를 reject 하는 프로미스를 반환한다. 따라서 모든 에러를 catch에서 처리할 수 있어 편리하다. 또한 axios는 fetch 보다 다양한 기능을 지원한다.

 

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