[Deep Dive] 프로미스

JS는 비동기 처리를 위해 콜백 함수를 사용했지만, 콜백 지옥 현상으로 인해 가독성이 떨어지고 에러 처리가 어렵다는 문제가 있었다. ES6에서는 Promise를 도입해 콜백 함수를 통한 비동기 방식의 단점을 보완하며 비동기 처리 시점을 명확하게 표현할 수 있게 되었다.

 

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 단점

콜백 헬

비동기 함수 내부의 비동기 동작은 호출된 비동기 함수의 동작이 종료된 다음 완료된다. 이로 인해 비동기 함수 내부의 비동기 동작의 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프의 변수에 할당할 수 없다.

 

let todos;

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const get = url => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();

  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // ① 서버의 응답을 상위 스코프의 변수에 할당한다.
      todos = JSON.parse(xhr.response);
    } else {
      console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
    }
  };
};

// id가 1인 post를 취득
get('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1');
console.log(todos); // ② undefined

 

비동기 함수 get이 호출되면 함수 코드를 평가하는 과정에서 get 함수의 실행컨텍스트가 생성되고 콜스택에 푸시된다. 이후 xhr.onload 핸들러 프로퍼티에 바인딩된 이벤트 핸들러가 즉시 실행되는 것이 아니라 태스크 큐에 저장되어 있다가 콜스택이 비면 이벤트 루프에 의해 콜 스택으로 푸시되어 실행된다.

 

즉 비동기 함수의 비동기 동작은 비동기 함수의 동작이 종료된 뒤에 동작하기 때문에 비동기 함수 외부로 결과값을 반출하거나 상위 스코프의 변수에 할당할 수 없다는 것이다.

 

하지만 비동기 동작을 할 수 없다는 것은 아니다. 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 콜백 함수를 전달한느 것이 일반적이며, 비동기 처리가 성공하면 호출될 콜백 함수와 실패하면 호출될 콜백함수를 전달할 수 있다.

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const get = (url, successCallback, failureCallback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();

  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // 서버의 응답을 콜백 함수에 인수로 전달하면서 호출하여 응답에 대한 후속 처리를 한다.
      successCallback(JSON.parse(xhr.response));
    } else {
      // 에러 정보를 콜백 함수에 인수로 전달하면서 호출하여 에러 처리를 한다.
      failureCallback(xhr.status);
    }
  };
};

// id가 1인 post를 취득
// 서버의 응답에 대한 후속 처리를 위한 콜백 함수를 비동기 함수인 get에 전달해야 한다.
get('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1', console.log, console.error);
/*
{
  "userId": 1,
  "id": 1,
  "title": "sunt aut facere ...",
  "body": "quia et suscipit ..."
}
*/

 

이와 같이 콜백 함수를 통해 비동기 처리 결과를 처리할 수 있지만, 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상이 발생할 수 있는데, 이를 콜백 헬(콜백 지옥)이 나타난다.

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const get = (url, callback) => {
  const xhr = new XMLHttpRequest();
  xhr.open('GET', url);
  xhr.send();

  xhr.onload = () => {
    if (xhr.status === 200) {
      // 서버의 응답을 콜백 함수에 전달하면서 호출하여 응답에 대한 후속 처리를 한다.
      callback(JSON.parse(xhr.response));
    } else {
      console.error(`${xhr.status} ${xhr.statusText}`);
    }
  };
};

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

// id가 1인 post의 userId를 취득
get(`${url}/posts/1`, ({ userId }) => {
  console.log(userId); // 1
  // post의 userId를 사용하여 user 정보를 취득
  get(`${url}/users/${userId}`, userInfo => {
    console.log(userInfo); // {id: 1, name: "Leanne Graham", username: "Bret",...}
  });
});

 

에러 처리의 한계

비동기 처리를 위한 콜백 패턴의 문제점 중에서 가장 심각한 것은 에러 처리가 곤란하다는 것이다.

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

 

위의 코드에서 setTimeout의 콜백 함수에서 에러를 발생해도 setTimeout 함수의 호출이 끝나고 나서 에러를 발생하기에 에러를 탐지할 수 없다.

 

프로미스의 생성

Promise 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하면 프로미스를 생성한다. 이 객체는 ECMAScript 사양에 정의된 표준 빌트인 객체다.

// 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');
  }
});

 

비동기 처리가 성공하면 콜백 함수의 인수로 전달받은 resolve 함수를 호출하고, 비동기 처리가 실패하면 reject 함수를 호출한다.

// GET 요청을 위한 비동기 함수
const promiseGet = url => {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const xhr = new XMLHttpRequest();
    xhr.open('GET', url);
    xhr.send();

    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        // 성공적으로 응답을 전달받으면 resolve 함수를 호출한다.
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        // 에러 처리를 위해 reject 함수를 호출한다.
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

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

 

프로미스는 다음과 같이 현재 비동기 처리가 어떻게 진행되고 이쓴ㄴ지를 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 성공된 상태	resolve 함수 호출
rejected	비동기 처리가 실패한 상태	reject 함수 호출
settled	비동기 처리의 성공 여부와 상관없이 완료된 상태

 

생성된 직후의 프로미스는 기본적으로 pending 상태이며, 이후 비동기 처리가 수행되면 비동기 처리 결과에 따라 상태가 변경된다.

 

// fulfilled된 프로미스
const fulfilled = new Promise(resolve => resolve(1));

비동기 처리가 성공하면 프로미스는 fulfilled 상태로 변화하며 비동기 처리 결과인 1을 값으로 갖게 된다.

 

// rejected된 프로미스
const rejected = new Promise((_, reject) => reject(new Error('error occurred')));

비동기 처리가 실패하면 pending 상태에서 rejected 상태로 변화하며 Error 객체를 값으로 갖는다.

 

 

프로미스의 후속 처리 메서드

프로미스의 비동기 처리 상태가 변화하면 이에 따른 후속 처리 메서드에 인수로 전달한 콜백함수가 선택적으로 호출된다.

 

Promise.prototype.then

then 메서드는 두 개의 콜백 함수를 인수로 전달받는다.

첫 번째 콜백 함수는 비동기 처리가 성공했을 때 호출되는 함수이며, 두 번째 콜백 함수는 비동기 처리가 실패했을 때 호출되는 함수이다.

// 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

 

 

Promise.prototype.catch

한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받으며, 프로미스가 rejected 상태인 경우만 호출된다.

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

 

catch 메서드는 then(undefined, onRejected)과 동일하게 동작한다.

 

Promise.prototype.finally

한 개의 콜백 함수를 인수로 전달받으며, 프로미스의 성공 여부와 상관없이 무조건 한 번 호출된다.

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

 

만약 get을 사용해 후속처리한 코드를 보자.

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

    xhr.onload = () => {
      if (xhr.status === 200) {
        // 성공적으로 응답을 전달받으면 resolve 함수를 호출한다.
        resolve(JSON.parse(xhr.response));
      } else {
        // 에러 처리를 위해 reject 함수를 호출한다.
        reject(new Error(xhr.status));
      }
    };
  });
};

// promiseGet 함수는 프로미스를 반환한다.
promiseGet('https://jsonplaceholder.typicode.com/posts/1')
  .then(res => console.log(res))
  .catch(err => console.error(err))
  .finally(() => console.log('Bye!'));

 

 

프로미스 에러 처리

프로미스를 활용해 어렵지 않게 에러를 처리할 수 있다.

비동기 처리의 에러를 then 메서드의 두 번째 콜백함수나 catch를 활용하면 쉽게 해결할 수 있기 때문이다.

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)
); // Error: 404

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)); // Error: 404

 

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

프로미스는 then, catch, finally 후속 처리 메서드를 통해 콜백 지옥을 해결한다.

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

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

 

then, catch, finally 후속 처리 메서드는 언제나 프로미스를 반환하므로 연속적으로 호출할 수 있다. 이를 프로미스 체이닝이라 한다.

 

프로미스 체이닝을 통해 비동기 처리 결과를 전달 받아 후속처리를 하므로 콜백 헬이 발생하지 않지만 이는 콜백 패턴을 사용하므로 콜백 함수를 사용하지 않느것은 아니다. 이를 해결하려면 ES8에 도입된 async/await를 통해 비동기 처리를 동기 처리처럼 해결할 수 있다.

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

(async () => {
  // id가 1인 post의 userId를 취득
  const { userId } = await promiseGet(`${url}/posts/1`);

  // 취득한 post의 userId로 user 정보를 취득
  const userInfo = await promiseGet(`${url}/users/${userId}`);

  console.log(userInfo);
})();

 

async/await는 이후의 글에서 확인하자.

 

 

프로미스의 정적 메서드

Promise.resolve / Promise.reject

이미 존재하는 값을 래핑하여 프로미스를 생성하기 위해서 사용된다.

resolve 메서드는 전달받은 값을 resolve하는 프로미스를 생성한다.

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

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

 

reject 메서드는 전달받은 값을 reject 하는 프로미스를 생성한다.

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

 

 

Promise.all

여러개의 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));

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

 

위의 코드를 all 메서드를 이용해 처리해보자.

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

 

첫 번째 프로미스가 가장 나중에 fulfilled 상태가 되어도 all 메서드는 처리 순서를 보장하기 때문에 순서대로 resolve한 처리 결과를 배열에 저장해 resolve하는 새로운 프로미스를 반환한다.

 

all 메서드는 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.log); // Error: Error 3

 

Promise.race

race 메서드는 all 메서드처럼 모든 프로미스가 fulfilled 상태가 되는 것을 기다리는 것이 아니라 가장 먼저 fulfilled 상태가 된 프로미스의 처리 결과를 resolve 하는 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);

 

전달된 프로미스가 하나라도 rejected 상태가 되면 에러를 reject하는 새로운 프로미스를 즉시 반환한다.

 

 

Promise.allSettled

프로미스를 요소로 갖는 배열 등의 이터러블을 인수로 전달받으며, 전달받은 프로미스가 모두 settled 상태가 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}
]
*/

 

 

마이크로태스크 큐

아래의 예제 코드의 결과를 생각해보자.

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

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

 

1 → 2 → 3 순서로 출력될 것같지만, 2 → 3 → 1 순서로 출력된다.

 

프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수는 태스크 큐가 아닌 마이크로태스크 큐에 저장된다. 마이크로태스크 큐는 태스크 큐와는 별도의 큐로써, 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백함수가 일시 저장된다.

 

이벤트 루프 동작에서 마이크로태스크 큐가 태스크 큐보다 더 우선순위를 갖기 때문에 콜 스택이 비어있다면 마이크로태스크 큐에 저장된 동작이 먼저 실행된다.