동기/비동기 & 블로킹/논블로킹

동기(Synchronous) / 비동기(Asynchronous)

 

동기 - 리턴값을 기다리거나, 완료가 안되고 리턴값을 받더라도 작업완료 여부를 계속 확인한다.

 

리턴값을 기다린다: 작업을 실행하면 그 작업이 완료될 때까지 다음 코드로 진행하지 않고, 해당 작업의 결과값을 기다립니다. 즉, 작업이 완료될 때까지 대기합니다.

완료가 안되고 리턴값을 받더라도 작업완료 여부를 계속 확인한다: 작업이 완료될 때까지는 다른 작업을 수행하지 않고, 작업 완료 여부를 주기적으로 확인합니다. 작업이 완료될 때까지는 다음 코드로 진행하지 않습니다.

비동기 - 리턴값을 신경쓰지 않고 따로 동작한다.

 

즉, 순차적으로 실행되고, 각 작업이 완료될 때까지 기다리는 방식이다.

코드가 간단하고 직관적이지만, 작업이 완료될 때까지 다음 작업을 수행하지 못하므로 전체 시스템 성능이 저하될 수 있습니다.

 

비동기 - 리턴값을 신경쓰지 않고 동작한다.

 

작업이 완료되지 않아도 다음 작업을 수행할 수 있다.
작업의 대기 시간을 최소화하고 시스템 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 작업의 완료 순서를 보장하지 않으므로 코드의 복잡성이 증가할 수 있습니다.

 

 

블록킹(Blocking) / 논블록킹(Non-Blocking)

다른 작업을 처리하기 위해 현재 작업을 block(차단, 대기)를 하는지 안하는지를 의미한다.

 

blocking은 위 사진과 같이 어떤 일을 요청하고, 결과 혹은 응답을 기다리는 상태를 의미한다.

ex) 전통적인 서버 요청방식, 일반적인 함수 호출

 

 

반대로 non-blocking은 어떤 일을 요청하고, 결과 혹은 응답을 기다리지 않고 자신의 일을 계속할 수 있는 상태이다.

 

블록킹과 논블록킹에서는 "제어권" 이라는 개념을 이용해서 설명하는데

블록킹은 제어권을 요청한 함수에게(초록 박스) 넘기고, 논블록킹은 제어권을 요청한한 함수(초록 박스)에게 넘기지 않고 응답을 기다리면서 자신의 일을 계속해서 수행한다.

 

 

동기와 블록킹, 비동기와 논블록킹의 차이점

개념을 대충 살펴 보았는데 동기와 블록킹, 비동기와 논블록킹의 개념이 상당히 유사해서 헷갈린다.

동기와 비동기는 실행 흐름에 대한 개념이고, 블록킹과 논블록킹은 상태에 대한 개념이다

 

즉, 블록킹은 상태에 대한 개념이며, 작업이 완료될 때까지 기다리는 동안 다른 작업이 중단되는 것을 의미하고

동기는 실행 흐름에 대한 개념이며, 작업들이 순차적으로 실행되는 것을 의미합니다.

 

논블록킹은 상태에 대한 개념이며, 작업이 실행되는 동안 다른 작업을 중단시키지 않는것을 의미하고

비동기는 실행 흐름에 대한 개념이며, 작업의 완료 여부와 상관없이 다른 작업을 계속할수 있는 것을 의미한다.

 

동기/비동기 + 블로킹/논블로킹 조합

동기 + 블록킹

다른 작업이 진행되는 동안 자신의 작업은 멈춘다. (블록킹)

그리고 다른 작업이 완료 여부를 받아서 순차적으로 작업을 처리한다. (동기)

 

예시) Java에서 입력을 받을때를 생각해보자

사용자에게 입력을 받기위해 제어권을 넘겨주고 자신의 작업을 멈춘다(블록킹).

사용자가 입력을 하면 제어권을 돌려받고 해당 입력값을 사용한다. (동기)

비동기 + 논블록킹

다른 작업 진행되는 동안에도 자신의 작업을 처리 할 수있고 (논블록킹), 작업의 순서가 정해저 있지 않은(비동기) 경우이다.

예시) 웹 브아우저에서 파일을 다운로드 받을때 파일전송이 완료 될때 까지 다른 작을 진행 할수 있다(논블록킹)

그리고 다른 창을 통해 웹서핑을 할수 있다. (비동기)

동기 + 논블록킹

다른 작업이 진행되는 동안 자신의 작업을 처리 할 수 있지만 (논블록킹), 다른 작업의 결과를 바로 처리하여 작업을 순대로 수행한다. (동기)

 

예시) 게임에서 맵을 이동할때, 맵 데이터를 다운 받고 해당 맵으로 이동한다.

이때 맵 데이터 다운로드 -> 맵이동 (동기)

맵 다운로드를 받는 동안 제어권은 내가 가지도 있음(논블록킹) -> 현재 로딩이 몇퍼센트 완료되었는지 계속 확인가능

다른 작업(맵 데이터 다운로드)이 진행되는 동안 자신의 작업(다운로드 퍼센트 확인)을 처리 할 수 있다.

비동기 + 블록킹

다른 작업이 진행되는 동안 자신의 작업을 멈춘다(블록킹) 다른 작업의 결과를 바로 처리 하지 않고 순서대로 작업하지 않는다 (비동기)

비동기 + 블록킹은 다른 작업이 진행되는동안 내 작업을 멈추기 때문에 동기 + 블록킹과 큰 차이가 없다.

 

예시) 잘 사용되지는 않지만 Node.js + MySQL 조합이 비동기 + 블록킹 으로 작동한다

 

1. JS는 비동기 방식으로 MySQL에 쿼리를 전송한다. (비동기)

2. MySQL은 쿼리를 처리하면서 JS에 제어권을 넘겨주지 않는다. (블록킹)

3. JS는 다른 작업을 계속 수행할 수 있지만  MySQL의 결과값이 필요하기 때문에 MySQL의 결과값을 기다린다.

-> 동기 + 블록킹과 큰 차이가 없다.

 

 

결론

동기와 비동기, 블록킹과 논블록킹 개념이 매우 헷갈려서 정리를 했다.

 

동기와 비동기는 작업의 실행 흐름에 대한 개념이고 블록킹과 논블록킹은 작업의 싱테에 대한 개념이다.

 

동기와 비동기는 작업의 순서, 블록킹과 논블록킹은 제어권을 생각하자.

 

 

Reference

• https://junhyunny.github.io/information/java/asynchronous-and-non-blocking-process/#%EC%8B%B1%EA%B8%80%EB%A9%80%ED%8B%B0-%EC%8A%A4%EB%A0%88%EB%93%9C-%ED%99%98%EA%B2%BD-%EB%8F%99%EA%B8%B0synchronous-%EC%B2%98%EB%A6%AC
• https://inpa.tistory.com/entry/%F0%9F%91%A9%E2%80%8D%F0%9F%92%BB-%EB%8F%99%EA%B8%B0%EB%B9%84%EB%8F%99%EA%B8%B0-%EB%B8%94%EB%A1%9C%ED%82%B9%EB%85%BC%EB%B8%94%EB%A1%9C%ED%82%B9-%EA%B0%9C%EB%85%90-%EC%A0%95%EB%A6%AC#%EB%8F%99%EA%B8%B0synchronous_/_%EB%B9%84%EB%8F%99%EA%B8%B0asynchronous