동시성 프로그래밍과 비동기 프로그래밍

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미리 알아둘 개념 정리

프로세서

프로세서는 하드웨어적인 측면에서 컴퓨터 내에서 프로그램을 수행하는 하드웨어 유닛이다. 대표적으로 중앙처리장치(Central Processing Unit - CPU)가 이에 속한다. 한 컴퓨터가 여러 개의 프로세서를 갖는다면 멀티 프로세서라고 말하고, 듀얼 프로세서라고 한다면 한 컴퓨터에 두 개의 프로세서가 운용되는 것을 의미한다.

코어

프로세서에서 코어는 주요 연산회로이다. 싱글코어는 말 그대로 하나의 연산회로가 내장되어있는 것이고 듀얼코어는 두 개의 연산회로가 내장된 것을 뜻한다. 또, 여러 개의 코어를 가진 프로세서를 멀티 프로세서라고 한다.

프로그램(Program)과 프로세스(Process)

프로그램은 일반적으로 보조기억 장치에 저장된 실행코드 즉, 생명이 없는 상태를 말한다. 프로세스는 프로그램을 구동하여 프로그램 자체와 프로그램의 상태가 메모리상에서 실행되는 작업 단위를 말한다. 동시에 여러 개의 프로세스를 운용하는 시분할 방식을 멀티태스킹이라고 하며 이러한 프로세스 관리는 운영체제에서 담당한다.

스레드(Thread)

스레드는 하나의 프로세스 내에서 실행되는 작업흐름의 단위를 말한다. 보통 한 프로세스는 하나의 스레드를 가지고 있지만, 프로세스 환경에 따라 둘 이상의 스레드를 동시에 실행할 수 있다. 이러한 방식을 멀티스레딩이라고 한다. 그리고 프로그램 실행이 시작될 때부터 동작하는 스레드를 메인 스레드라 하고 그 외에 나중에 생성된 스레드를 서브 스레드 또는 세컨더리 스레드라고 한다.

비동기(Asynchronous) 프로그래밍

프로그램의 주 실행 흐름을 멈추어서 기다리는 부분 없이 바로 다음 작업을 실행할 수 있게 하는 방식이다.

즉, 코드의 실행 결과 처리를 별도의 공간에 맡겨둔 뒤 결과를 기다리지 않고 바로 다음 코드를 실행하는 병렬처리 방식을 의미한다. 비동기 프로그래밍은 언어 및 프레임워크에서 지원하는 여러 방법으로 구현할 수 있다.

동시성(Concurrency) 프로그래밍

논리적인 용어로 동시에 실행되는 것처럼 보이는 것을 의미한다.

싱글 코어(멀티 코어에서도 가능)에서 멀티스레드를 동작시키기 위한 방식으로 멀티 태스킹을 위해 여러 개의 스레드가 번갈아 가면서 실행되는 방식이다. 동시성을 이용한 싱글 코어의 멀티 태스킹은 각 스레드들이 병렬적으로 실행되는 것처럼 보이지만 사실은 서로 번갈아 가면서 실행되고 있는 방식이다.

병렬성(Parallelism) 프로그래밍

물리적으로 동시에 정확히 동시에 실행되는 것을 의미한다.

멀티 코어에서 멀티 스레드를 동작시키는 방식으로 데이터 병렬성(Data Parallelism)과 작업 병렬성(Task Parallelism)으로 구분된다.

• 데이터 병렬성: 전체 데이터를 나누어 서브 데이터들로 만든 뒤, 서브 데이터들을 병렬 처리해서 작업을 빠르게 수행하는 방법

• 작업 병렬성 : 서로 다른 작업을 병렬 처리하는 방법

동시성(Concurrecny)과 병렬성(Parallelism) 차이

동시성 프로그래밍과 병렬성 프로그래밍 모두 비동기(Asynchronous) 동작을 구현할 수 있지만, 그 동작 원리가 다르다

• 동시성(Concurrecny) : 통장을 만들러 온 N개의 대기열과 한 명 이상의 은행직원
• 병렬성(Parallelism) : 통장을 만들러 온 N개의 대기열과 N명의 은행직원

즉, 동시성은 싱글코어 및 멀티코어에서 모두 구현할 수 있지만, 병렬성은 멀티 코어에서만 구현할 수 있다.

iOS 환경 동시성 프로그래밍 지원 종류

• Grand Central Dispatch (GCD) : 멀티 코어와 멀티 프로세싱 환경에서 최적화된 프로그래밍을 할 수 있도록 애플이 개발한 기술
• 연산 대기열 (Operation Queue) : 비동기적으로 실행되어야 하는 작업을 객체 지향적인 방법으로 사용
• Thread : 멀티스레드 프로그래밍을 위한 애플에서 제공하는 스레드 클래스