블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기

[sangjun121]

📆 일자: 26년 7월 15일(수)

🤔 아직 주제가 어렵게 느껴진다면, 기본 질문만 답변하는 것을 목표로 진행해주세요. 시간 여유가 된다면 심화 질문을 추가 학습하는 것을 권장합니다. 추후 질문은 다음 디스커션 이후 다시 다뤄볼 질문입니다. 오늘 작성하지 않아도 괜찮습니다. (25기 이상은 심화 질문까지 다뤄보는 것을 권장합니다.)

기본 질문

블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기에 대해 설명해주세요.

학습 자료

백엔드 개발자들이 알아야할 동시성 2 — 블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기

[gundoan]

블로킹

스레드가 어떤 작업을 하다가, 그 작업이 완료될 때 까지 아무것도 못하고 그 자리에 멈춰서서 대기하는 상태.

논블로킹

스레드가 요청한 작업이 끝나든 말든, 일단 제어권을 바로 돌려받아 멈추지 않고 계속 작업할 수 있는 상태

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블로킹은 커피를 주문하고 카운터 앞에서 커피가 나올 때 까지 하염없이 기다를 것이고,

논블로킹은 진동벨을 받고 벨이 울리면 그때 커피를 가지러 가는것.

논블로킹 방식은 스레드를 쉴틈없이 굴릴 수 있어서 더 효율적이다.

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동기

어떤 작업을 요청한 후 , 그 작업이 끝날 때 까지 내가 기다리거나 주기적으로 확인하여 결과물이 나오는 순간 그 결과물에 맞추어 다음 작업 실행

비동기

작업을 요청하면서 콜백 함수를 넘겨주고 , 나는 나 할꺼 하러감.

작업이 끝나면 상대방이 알아서 콜백 함수를 실행해 일을 완수함.

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조합

동기 + 블로킹

손님이 커피를 주문하고 카운터 앞에서 하염없이 기다림.

커피가 다됬으면 커피를 받고 , 손님이 직접 시럽과 컵홀더를 챙김.

동기 + 논블로킹

손님이 커피를 주문하고 자리로 돌아가지만 5분마다 커피 다됬냐고 물어봄.

커피가 다됬으면 커피를 받고 , 손님이 직접 시럽과 컵홀더를 챙김.

비동기 + 논블로킹

손님이 커피를 주문하고 자리로 돌아감.

커피를 주문할 때 시럽을 얼마나 넣고, 컵홀더는 무슨색을 써야할지 , 그리고 이 커피가 어디로 가야할지 다알려주고 돌아감.

돌아간 후에는 신경도 안씀.

비동기 + 블로킹

커피를 주문할 때 시럽을 얼마나 넣고, 컵홀더는 무슨색을 써야할지 , 그리고 이 커피가 어디로 가야할지 다알려주고 돌아감.

그런데 돌아간 곳이 카운터 앞임. 카페사장을 못믿고 카운터 앞에 하염없이 서서 커피를 받을 준비를함.

(비효율, 잘못짜인 코드)

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(블로킹과 논블로킹 ) vs (동기와 비동기)를 구분짓는 키워드

블로킹, 논블로킹 : 스레드가 멈춰 있는가 , 계속 움직이고 있는가?

동기,비동기 : 작업이 끝났는지를 누가 확인하고 결과를 처리하는가?

[k9425mino]

기본 질문

블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기에 대해 설명해주세요.

프로그래밍에서 블로킹과 논블로킹은 어떤 작업을 요청한 뒤, 그 작업이 끝날 때까지 현재 실행 흐름이 기다리는지를 구분하는 개념이다.

블로킹: 작업이 끝날 때까지 현재 흐름이 멈춘다.
논블로킹: 작업이 끝나지 않았더라도 현재 흐름이 다른 일을 계속한다.

[ 블로킹 방식 ]
식당에서 주문한 뒤 직원이 이렇게 말한다고 가정하자. "음식이 완성될 때까지 여기 서서 기다리세요."
손님은 음식이 나올 때까지 아무것도 하지 못하고 카운터 앞에 서 있어야 한다.

• 손님: 프로그램의 실행 흐름 또는 스레드
• 음식 만들기: 시간이 오래 걸리는 작업
• 기다리는 행동: 블로킹

즉, 요청한 작업이 끝날 때까지 다음 행동으로 넘어가지 못한다.

프로그램은 일반적으로 명령어를 위에서 아래로 실행한다.

print("작업 시작")
result = 오래_걸리는_작업()
print("작업 완료")

오래_걸리는_작업()이 블로킹 함수라면, 이 함수가 끝날 때까지 다음 줄은 실행되지 않는다.
대기하는 동안 현재 스레드는 다음 코드를 진행할 수 없다.

블로킹은 주로 결과를 즉시 얻을 수 없는 작업에서 발생한다.

• 파일 읽기와 쓰기
• 데이터베이스 조회
• 네트워크 요청
• 사용자 입력 대기
• 특정 시간 동안 대기
• 다른 프로세스의 종료 대기
• 잠금이 풀릴 때까지 대기

[ 논블로킹 방식 ]
이번에는 직원이 이렇게 말한다. "주문 번호를 드릴 테니, 다른 일을 하다가 음식이 완성되면 다시 확인하세요."
손님은 음식이 만들어지는 동안,

• 자리에 앉아 있을 수도 있고
• 휴대폰을 볼 수도 있고
• 다른 주문을 할 수 도 있다

음식이 아직 완성되지 않았더라도 손님의 행동은 멈추지 않는다.

논블로킹 함수는 작업을 요청받아도, 작업이 끝날 때까지 호출자를 붙잡아 두지 않는다.

print("1. 작업 요청")

result = 논블로킹_작업()
if result is None :
	print("아직 데이터가 없습니다.")

print("2. 다른 작업 수행")

논블로킹 함수는 보통 다음 중 하나를 반환한다.

• 아직 결과가 준비되지 않았다는 상태
• 작업을 추적할 수 있는 객체
• 나중에 결과를 받을 수 있는 객체
• 등록된 콜백
• Future 또는 Promise

논블로킹의 핵심은 결과가 준비되지 않았다는 이유로 현재 실행 흐름을 강제로 멈추지 않는다는 것이다.

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동기와 비동기는 작업을 요청한 뒤, 그 작업의 완료 결과를 어떤 방식으로 처리하는가에 관한 개념이다.

동기: 작업의 완료를 확인한 뒤 다음 흐름으로 진행한다.
비동기: 작업의 완료를 기다리는 동안 다른 일을 진행하고, 완료되면 별도의 방식으로 결과를 처리한다.

[ 동기 방식 ]
카페에서 음료를 주문한 뒤, 음료가 완성될 때까지 카운터 앞에서 기다린다고 가정하자.

주문
-> 음료 제조
-> 음료 수령
-> 다음 행동

주문한 사람은 음료가 완성되었다는 결과를 직접 받은 뒤 다음 행동으로 넘어간다.

프로그래밍에서는 다음과 비슷하다.

coffee = make_coffee()
drink(coffee)

make_coffee()의 결과가 나온 뒤 drink()가 실행된다.

즉, 앞 작업과 뒤 작업의 순서가 명확하게 연결되어 있다.

[ 비동기 방식 ]
이번에는 주문 후 진동벨을 받고 자리로 이동한다고 가정하자.

주문
-> 진동벨 받기
-> 자리에서 다른 일 하기
-> 음료 완성 알림
-> 음료 수령

주문자는 음료가 완성될 때까지 카운터 앞에서 계속 확인하지 않는다.
음료가 완성되면 진동벨이 알려준다.

프로그래밍에서는 다음과 같은 구조다.

작업 요청
-> 다른 작업 수행
-> 작업 완료 알림
-> 결과 처리

JavaScript의 setTimeout()을 보자.

console.log("1. 시작");

setTimeout(() => {
	console.log("2. 타이머 완료");
}, 3000);

console.log("3. 다른 작업");

코드에서는 2. 타이머 완료가 먼저 작성되어 있지만, 실제 출력은 나중에 발생한다.

완료 결과는 다음과 같은 방식으로 전달될 수 있다.

• 콜백
• 이벤트
• Promise
• Future
• async/await
• 메시지 큐

"작업 완료를 호출한 쪽이 직접 확인하며 흐름을 이어 가는가, 아니면 완료되었을 때 별도로 통지받는가?"

• 호출한 쪽이 완료를 직접 확인하고 이어 가면, 동기
• 작업 완료 시 별도의 방식으로 결과를 전달받으면, 비동기

[9ga0]

블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기에 대해 설명해주세요.

제어권, 즉 함수를 실행할 수 있는 권리가 누구에게 있는지에 따라 블로킹과 논블로킹을 구별할 수 있다.

• 블로킹은 막혀있다/기다린다는 의미로, 요청에 대한 결과(B)가 끝날 때까지 (A가) 기다리는 형태를 띠는 것이다.
  ex) A가 실행되는 도중 B를 호출하였다면, B가 실행이 완료되면 다시 A로 돌아와 실행되는 흐름이다. 이때 제어권은 처음에 A에게 있었다가 B에게 넘기고, 다시 A로 넘겨진 것이다.
• 논블로킹이란 막혀 있지 않다 혹은 기다리지 않는다 라고 해석할 수 있는데,
  ex) 위와 같은 동일한 B에게 제어권을 넘겨준 상황에서, B가 A에게 곧바로 제어권을 반납하고 자신의 코드를 실행하기에, A와 B가 동시에 실행되는 것처럼 보일 수 있다.
  즉, 어떤 함수를 호출했을 때 기다리지 않고 자기 코드를 실행할 수 있다.

동기(Synchronous)에서 chronous는 시간을 의미하며 직역하면 '시간을 함께하다'라는 뜻을 가지고 있다. 이 '시간'을 어떻게 정의하냐에 따라 사람마다 '동기'에 대한 다양한 관점이 존재한다. 그 중 가장 보편적이고 이해하기 쉬운 시간에 대한 개념을 가지고 동기를 정의할 것이다.

• 동기란 함수의 종료 시점과 결과값이 전달되는 시점이 함께하는 것이라 말할 수 있다.
  ex) 아까 그 상황에서 B의 함수가 종료되는 시점과 B의 결과가 A에게 전달되는 시점이 일치하는 것이다. 그래서 A는 B를 계속 지켜보며 기다리다가 끝나자마자 결과를 가지고 온다.
• 비동기(Asynchronous)는 반대로, 함수 종료와 결과 전달 시점이 일치하지 않는 것이다.
  ex) A는 B를 호출했지만 언제 끝나든지 관심이 없어서 자기 할 일하러 돌아간다.

결과적으로 기다리고 안 기다리고 만 봤을 때는 동기== 블로킹이고 비동기 == 논블로킹이라고 판단할 수 있다. 하지만 '제어권'으로 블로킹/논블로킹을 구별할 수 있고, '시간'으로 동기/비동기를 구별한다. 즉, 흐름은 거의 동일하지만, 관점에 따라 다른 개념으로 존재한다.

동기/비동기와 블로킹/논블로킹이 조합되어 4가지 방식으로 존재하는데,

• Block과 Sync 조합의 대표적인 예시는 I.O작업이 있다. 결과값을 입력할 때까지 프로그램이 동작을 멈추는 상태이다.
• Non-Block과 Sync 조합의 대표적인 예시는 롤 게임의 로딩화면이다. 게임 로딩 창에서 게이지가 100이 되기를 기다리다가 100이 되면 결과를 전달하며 게임이 시작된다. 이 조합은 A가 B로부터 제어권을 바로 가져오지만, 내 할일하면서 중간에 B의 작업이 끝났는지 물어본다.
• Block과 Async 조합은 안티 패턴이라고 부르기도 한다. (보통 개발자들의 실수로 발생함.)
• Non-Block과 Async 조합은 자바스크립트에서 주로 동작한다. AJAX통신 같은 걸로 어떤 요청을 보내 놓고 나중에 필요하다면 콜백을 통해 가져옴. (--->나중에 공부해봐야할듯)

참고자료: https://www.youtube.com/watch?v=cmBFGSrHKnM

[paiwhy]

블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기에 대해 설명해주세요.

블로킹/논블로킹

→ 하나의 작업이 완료될때까지 작업 실행 흐름을 멈추고 대기하는 방식을 블로킹이라고 합니다
입출력 작업에서 많이 쓰이고 결과가 올떄까지 기다리는 구조입니다
주요 특징으로는 작업순서가 명확하고 구현이 직관적입니다

예) A함수가 B함수를 호출하면 B에게 제어권을 넘김 - B는 함수를 실행 , A는 함수 실행을 멈춤 - B함수는 실행이 끝나면 A에게 제어권 돌려줌

→ 요청을 보내고 작업이 끝나지 않아도 기다리지 않고 다음으로 넘어가는 방식을 논블로킹이라고 합니다 이에 대한 결과는 나중에 확인하거나 이벤트, 콜백으로 받아옵니다.
이 방식은 논리적인 흐름이 복잡할수 있지만 다중 작업 처리에 좋습니다.

예) A함수가 B함수를 호출 - B함수 실행, A는 그대로 제어권 가짐 - B함수를 호출해도 A는 자신의 코드 계속 실행

동기와 비동기

→ 동기는 작업 완료 여부를 확인하고 다음 작업을 수행합니다

예) A가 함수 B호출 - B의 리턴값 계속 확인

→ 비동기는 작업 완료 여부를 기다리지 않고 다음 작업을 수행합니다

예) A가 함수 B를 호출할때 콜백 함수를 함께 전달 - B의 작업이 완료되면 콜백 함수도 같이 실행

• 함수A는 B를 호출하고 B의 작업 여부는 신경쓰지 않음

비슷하게 보이지만 동기와 블로킹, 비동기와 논블로킹은 독립적인 개념입니다
작업의 제어권과 결과 값에 따라 동기/비동기, 블로킹/논블로킹을 구분할 수 있습니다.

[dnnals]

1. 블로킹과 논블로킹, 동기와 비동기에 대해 설명해주세요.

블로킹과 논블로킹은 호출된 함수가 제어권을 호출한 함수에게 반환을 언제 하느냐에 대한 이야기이고, 동기와 비동기는 호출한 함수가 호출된 함수의 결과를 어떻게 회수하느냐에 대한 이야기입니다.

블로킹은 호출된 함수가 제어권을 자신의 작업이 끝나기전까지 제어권을 반환하지 않아 호출한 스레드는 대기 상태로 전환됩니다.
논블로킹은 호출된 함수가 제언권을 자신의 작업과 상관없이 즉시 반환하여 호출한 스레드가 다음 작업을 이어나갈 수 있게 합니다.

동기는 호출된 함수의 종료 시점과 호출한 함수의 다음 작업 시작 시점을 정렬하여 호출한 함수가 호출된 함수의 작업 결과를 직접 회수하여 작업합니다.
비동기는 호출된 함수와 호출한 함수가 독립적으로 작업하며 호출된 함수가 작업이 종료된다면 호출한 함수 쪽으로 콜백함수, 이벤트 핸들러 등으로 전달합니다.

여기서 대게로 '블로킹과 동기는 호출된 함수를 기다리고, 논블로킹과 비동기는 호출된 함수를 기다리지 않기 때문에 똑같은거 아니야?'라고 의문을 품곤 합니다.
하지만 두 개념은 스레드의 상태의 관점이냐, 작업 회수의 관점이냐로 확실하게 분리가 되는 개념입니다. 블로킹과 논블로킹은 스레드 상태의 관점으로 대기 상태냐 작업을 쉬지 않고 하냐로 구분짓고, 동기 비동기는 작업 회수의 관점으로 직접 회수, 결과 전달로 구분짓습니다.

그리고 (논)블로킹과 (비)동기가 조합되어 4가지 조합이 나옵니다.

구분	동기	비동기
블로킹	제어권이 넘어가 대기 상태가 되고 호출된 함수가 종료될 경우 직접 회수	제어권이 넘어가 대기 상태가 되지만 결과를 넘겨 받음 제어권도 없고 직접 회수도 안해 그냥 한 스레드가 놀기만하는 비효율적 상태
논블로킹	제어권을 즉시 반환 받아 작업을 하며 주기적으로 호출된 함수 체크하며 직접 회수	제어권을 즉시 반환 받아 작업을 하고 직접 체크 없이 호출된 함수가 결과를 던져줌 가장 이상적인 작업 형태