Global Central Dispatch (GCD)

이번 포스팅에서는, Swift에서 비동기 프로그래밍을 할 때 굉장히 중요한 개념인 GCD에 대해 다뤄볼 것이다.

GCD란?

애플 공식문서에서의 Dispatch 및 GCD 정의

Execute code concurrently on multicore hardware by submitting work to dispatch queues managed by the system.

GCD의 골자는 "동시성"과 "멀티 쓰레드"이다.

GCD(Grand Central Dispatch)는 Swift에서 멀티 쓰레드 프로그래밍을 지원하기 위한 하나의 기술로, 우리는 GCD를 통해 코드 로직들을 동시에 처리하거나, 비동기적으로 실행할 수 있다. (Concurrently)

일단, 아직은 모호하기만 한 위의 개념에 대해 뜯어보기 전에, Dispatch 자체가 의미하는게 무엇인지에 대해 먼저 짚고 넘어가보자.

Dispatch라는 단어 자체를 를 직역하면, "보내다"이다.

이는 곧, 내가 실행시키고자 하는 특정 코드를 "어딘가"에 보낸다를 의미한다고 유추해볼 수 있을 것이다.

실제로, Swift에서는 DispatchQueue라는 클래스를 통해, 하나의 작업 대기열이자 저장소라고 할 수 있는 Queue를 생성하고 관리할 수 있다.

위의 그림처럼, Dispatch + Queue라는 것은, 특정 코드 로직을 어느 Queue에서 실행시킬 것인지 생성 및 결정하고 -> 이를 핸들링 할 수 있는 방법 중에 하나라고 볼 수 있을 것이다.

코드 예시

아래는 DispatchQueue를 통해 특정 코드 로직을 main 쓰레드에 할당하는 코드 예시이다.

var menus: [Menu]?

DispatchQueue.main.async {
        menus = fetchMenus()
}

하지만, 알다시피 Swift에서 main queue 는 UI 작업이 이루어지는 queue이다.

물론 위의 fetchMenus의 함수의 로직이 단순하고 가볍다면 문제가 없겠지만, 만약 굉장히 무겁거나 시간이 걸리는 작업이었다면 어땠을까?

main queue는 반드시 UI 업데이트 작업만을 해야하는데, 위의 fetchMenus 함수가 main 에 할당 되었기 때문에 UI 관련 작업들에 병목 현상이 생기게 될 것이다.

우리는 이를 방지하기 위한 대안으로, 아래와 같이 fetchMenus 함수를 global queue에 할당해줄 수 있다.

DispatchQueue.global(qos: .background).async {
        let menus = fetchMenus()
        setMenus(menus)
}

근데 global queue가 대체 뭘까...?

global queue

우선, global queue는 main queue와 다르게 qos(Quality of Service)를 설정해줄 수 있다.

qos 설정을 통해, 작업의 우선순위를 직접 지정해줄 수 있다.

뿐만 아니라, 이를 concurrent queue(동시성 병렬 큐)로 사용할지, serial queue(직렬 큐)로 사용할지 또한 설정할 수 있다.

qos (quality of service) 클래스 종류

1. userInteractive
   가장 높은 우선순위를 가지며, 유저와 직접 상호작용하는 이벤트 핸들링 및 UI 업데이트 작업 등에 사용된다. (ex. 유저가 버튼을 누른 즉시 실행되어야 하는 작업)
2. userInitiated
   두 번째로 높은 우선순위를 가진다. 유저가 앱을 사용하며 즉각적인 데이터를 로드해줘야 하기 위한 로직에 사용될 수 있다.
3. default
   기본값으로, 일반적인 백그라운드 작업에 사용된다.
4. utility
   긴 시간이 소요되는 작업에 대한 우선순위다. 예를 들어, 파일 다운로드나 이미지 처리와 같은 작업에 사용될 수 있다. 주로 유저가 앱을 사용하는 데 있어 굳이 유저의 interaction에 영향을 주지 않아도 되는 작업들이 대부분이다.
5. background
   가장 낮은 우선순위를 가지며, 백그라운드에서 실행되는 작업에 사용된다. (주로 DB 관련 작업이나 파일 백업과 같은 작업에 사용)

그런데... 진짜 마지막으로, 만약 위에서 실행한 두번째 라인 함수인 setMenus가 UI 업데이트를 수행하는 코드였다면 어떻게 됐을까?

굉장히 중요한 내용이기에 다시 반복하지만, UI 관련 업데이트 작업은 main queue에서 일어나야 한다.

하지만 위의 예시 코드에서는 setMenus가 global quque에 할당되어 있는데... 이런 경우는 어떻게 핸들링을 해줘야 할까?

답은 매우 간단하다. DispatchQueue를 중첩으로 사용하면 되기 때문이다! 바로 코드를 통해 설명해보도록 하겠다.

let menuTitle = UILabel()

DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
    // 일단... fetchMenuTitle이 굉장히 무거운 네트워킹 함수라고 가정해보자...
    // 이에 따라 global queue에 해당 로직을 할당!
    let fetchedTitle = fetMenuTitle()

    // 그리고 아래의 로직은 UI를 업데이트 하는 작업이기 때문에 main queue에 할당해주면 된다.
     DispatchQueue.main.async { menuTitle.text = fetchedTitle }
}

정리

위에서 설명한 내용들을 요약한 사진이다.

결국 queue는 하나의 작업 대기열이고, queue에서 작업 실행을 위한 쓰레드로 작업이 할당된다. 즉, 우리는 DispatchQueue를 통해 어떤 queue로 작업을 할당하고, 직접 핸들링 할 수 있는 것이다.

main queue는 UI 관련 작업을 위한 queue이다. global()은 그 외의 백그라운드 로직을 global queue에 할당하고 이에 대한 우선순위 및 실행 방식을 옵션으로 줄 수 있도록 해준다.

여기까지가 GCD에 대한 기본적인 내용들이다.

하지만, serial queue와 concurrent queue, 그리고 Operation Queue에 대해서는 다루지 않았기 때문에 다음 포스팅에서 해당 내용에 대해 정리하며 GCD에 조금 더 깊게 접근해보려 한다.

참고한 자료

• 애플 공식문서
• Sundell 블로그
• Kodeco, Fabrizio Brancati의 article