비동기와 동기, 블로킹과 논블로킹의 차이 이해하기

💻 비동기와 동기, 블로킹과 논블로킹의 차이는 프로그래밍에서 매우 중요한 개념입니다. 이들 개념을 명확하게 이해하면 서버 성능을 최적화하고 병목 현상을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이번 글에서는 이들 개념을 비교하고 그 차이점을 쉽게 이해할 수 있도록 설명하겠습니다.

 

 

🕹️ 동기(Synchronous)와 비동기(Asynchronous)의 차이

동기 프로그래밍이란?

동기 프로그래밍은 하나의 작업이 끝나기 전까지 다음 작업으로 넘어가지 않는 방식입니다. 간단히 말해, 순차적으로 실행되며, 앞선 작업이 완료되기를 기다려야만 다음 작업이 실행됩니다.

• 예시: 동기 방식에서는 데이터베이스에 쿼리를 보낸 후, 해당 쿼리가 응답할 때까지 대기합니다. 결과가 도착해야만 다음 코드를 실행합니다.
• 장점: 순차적으로 진행되어 코드의 흐름이 직관적입니다.
• 단점: 특정 작업에서 지연이 발생하면 전체 작업 흐름이 지연됩니다.

비동기 프로그래밍이란?

비동기 프로그래밍은 한 작업의 완료 여부에 상관없이 다음 작업을 실행할 수 있는 방식입니다. 즉, 어떤 작업을 시작한 후 완료 여부에 상관없이 다른 작업을 진행할 수 있습니다. 작업이 완료되면 특정 콜백 함수를 통해 그 결과를 받아 처리합니다.

• 예시: 비동기 방식에서는 데이터베이스 쿼리를 보낸 후 바로 다른 작업을 수행합니다. 데이터베이스에서 응답이 오면, 미리 등록해둔 콜백 함수가 실행됩니다.
• 장점: 대기 시간이 길어도 시스템의 다른 작업을 진행할 수 있어 성능 최적화가 가능합니다.
• 단점: 코드가 복잡해지며, 콜백 함수가 중첩되는 문제(Callback Hell)가 발생할 수 있습니다.

💡 정리: 동기는 순차적으로 실행되는 방식이고, 비동기는 작업이 완료되기 전에 다른 작업을 시작할 수 있는 방식입니다.

🚀 블로킹(Blocking)과 논블로킹(Non-blocking)의 차이

블로킹 방식이란?

블로킹은 함수 호출이 반환될 때까지 호출한 프로세스가 멈춰 기다리는 방식입니다. 실행 중인 작업이 완료될 때까지 시스템이 멈춘다는 의미입니다.

• 예시: 네트워크에서 데이터를 가져오는 작업을 호출할 때, 블로킹 방식은 데이터가 도착할 때까지 기다리게 합니다.
• 장점: 코드의 흐름이 명확하고 이해하기 쉽습니다.
• 단점: 다른 작업들이 대기 상태에 들어가면서 성능에 영향을 줄 수 있습니다.

논블로킹 방식이란?

논블로킹은 호출한 함수가 바로 결과를 반환하여, 프로세스가 멈추지 않고 다른 작업을 진행할 수 있도록 합니다. 작업이 완료되지 않아도 바로 반환되며, 결과가 준비되었을 때 특정 핸들러를 통해 알려줍니다.

• 예시: 논블로킹 방식의 네트워크 호출은 요청을 보내고 곧바로 다음 작업을 실행합니다. 네트워크 작업이 완료되면 콜백 함수나 이벤트 핸들러를 통해 결과를 처리합니다.
• 장점: 멈춤 없이 시스템을 효율적으로 활용할 수 있습니다.
• 단점: 복잡한 코드 흐름과 추가적인 오류 관리가 필요할 수 있습니다.

🔑 정리: 블로킹은 작업이 끝날 때까지 기다리는 방식이며, 논블로킹은 바로 다음 작업으로 진행하는 방식입니다.

🕹️ 동기와 비동기, 블로킹과 논블로킹의 조합

이 네 가지 개념은 다음과 같이 조합할 수 있습니다.

1. 동기 + 블로킹: 순차적으로 작업을 수행하며, 각 작업이 완료될 때까지 기다립니다.
2. 동기 + 논블로킹: 동기적으로 작업을 요청하지만, 작업이 완료되지 않아도 바로 반환됩니다.
3. 비동기 + 블로킹: 요청을 보내고 응답이 올 때까지는 기다리지만, 다른 비동기 작업을 함께 처리할 수 있습니다.
4. 비동기 + 논블로킹: 작업을 요청한 후 결과를 기다리지 않고 다음 작업을 바로 수행합니다.

가장 흔히 사용되는 조합은 비동기 + 논블로킹 방식입니다. 예를 들어, Node.js는 이 조합을 기본으로 사용하여 고성능의 비동기 I/O를 지원합니다.

📊 상황에 따른 사용법

언제 동기와 블로킹 방식을 사용할까요?

• 단순한 프로그램이거나, 작업이 순차적으로 처리되는 것이 중요한 경우에 유용합니다.
• 코드 흐름이 간단하고, 응답 시간이 짧은 작업에 적합합니다.

언제 비동기와 논블로킹 방식을 사용할까요?

• 높은 응답성을 요구하는 서버 애플리케이션이나 많은 요청을 동시에 처리해야 하는 경우에 유용합니다.
• 네트워크 호출이나 파일 입출력과 같이 대기 시간이 긴 작업에 적합합니다.

결론: 올바른 선택이 중요한 이유

프로젝트의 성격에 따라 동기와 비동기, 블로킹과 논블로킹 방식을 적절히 선택하는 것이 중요합니다. 대규모 서버 애플리케이션에서는 비동기 + 논블로킹 방식이 권장되며, 이는 효율적인 리소스 활용과 응답성 향상에 큰 기여를 합니다. 반면, 단순한 애플리케이션에서는 동기와 블로킹 방식이 코드 작성과 디버깅에서 더 유리할 수 있습니다.

🔍 Q&A

Q1. 동기와 비동기를 함께 사용할 수 있나요?
A1. 네, 가능합니다. 일부 작업을 동기적으로 처리하면서 나머지를 비동기로 처리하여 효율성을 높일 수 있습니다.

Q2. 비동기 방식은 항상 좋은 선택인가요?
A2. 그렇지 않습니다. 비동기 방식은 코드가 복잡해질 수 있으며, 작은 애플리케이션에서는 오히려 효율이 떨어질 수 있습니다.

Q3. 블로킹과 논블로킹의 차이는 코드 성능에 어떤 영향을 미치나요?
A3. 논블로킹 방식은 CPU를 더 효율적으로 활용하여 더 높은 성능을 기대할 수 있습니다. 반면, 블로킹 방식은 모든 작업을 기다려야 하기 때문에 성능 저하가 발생할 수 있습니다.