SyncAsyncBlockNonblock.md

동기와 비동기 & 블로킹과 논블로킹

동기 & 비동기
블로킹 & 논블로킹
비교
조합

동기 & 비동기

조건

동기 & 비동기는 작업을 수행하는 주체가 2개 이상이여야 한다.

관점

처리해야 할 작업들을 어떠한 “흐름”으로 처리 할 것인가에 대한 관점

동기와 비동기를 나누는 기준 → 작업 완료 여부

작업이 완료되었는지 아닌지 확인하는 주체에 따라 동기 & 비동기로 나뉜다.

• 동기 : 함수를 호출한 주체는 해당 함수의 작업이 완료되었는지 확인한다.
• 비동기 : 함수를 호출한 주체는 해당 함수의 작업 완료 여부를 신경쓰지 않는다.

## 🧩동기 작업이란?

동기식 작업이란 2개 이상의 주체가 작업을 동시에 시작 , 작업을 동시에 종료 , 하나의 작업을 끝나는 동시에 다른 주체가 작업을 시작 하는 식의 흐름으로 작업들을 처리한다.

• 시작 시간과 종료 시간을 맞춘(Synchronize) 경우
  • ex) 프로그램 설치 작업과 설치경과를 Progress Bar로 표시하는 작업은 동시에 시작되고 동시에 끝난다. (동기 + 논블로킹 작업)

• 작업 종료 시간에 맞춰(Synchronize) 다른 주체가 작업을 시작하는 경우 (엔지니어A의 작업 결과가 있어야 엔지니어B가 작업을 할수 있다)

## 🧩비동기 작업이란?

비동기식 작업이란 2개 이상의 주제가 작업의 시작시간, 종료시간에 관계 없이 각자 별도의 시작시간, 종료시간을 가지며 작업들을 처리한다.

• 서로의 작업 순서가 크게 중요하지 않은 경우
  • ex) html 파일을 화면에 그리는 작업과 img 태크에 이미지를 로드하는 작업 (비동기 + 논블로킹 작업)

블로킹 & 논블로킹

조건

블로킹 & 논블로킹은 작업의 대상이 2개 이상이여야 한다.

관점

처리되어야 하는 (하나의) 작업이, 전체적인 작업 흐름을 “막느냐 안막느냐”에 대한 관점

블로킹과 논블로킹을 나누는 기준 → 제어권

함수를 호출한 주체가 함수에게 제어권을 넘겨주는지 에 따라 블로킹 & 논블로킹으로 나뉜다.

• 블로킹 : 함수를 호출한 주체가 제어권을 함수에게 넘겨주기 때문에 호출한 함수의 작업 결과를 기다린다. (호출된 함수는 작업을 마칠 때까지 제어권을 갖고 있는다)
• 논블로킹 : 함수를 호출한 주체가 계속 해서 다른 작업을 수행한다.

## 🧩블로킹 작업이란?

함수를 호출한 주체가 제어권을 함수에게 넘겨주면 호출된 함수가 작업을 완료하여 결과를 반환하기까지 기다렸다가(blocked) 작업 결과를 반환받으면 그제서야 작업을 이어간다.

• ex) Java에서 JDBC를 사용하여 DB에 쿼리를 날리고 결과를 받아오는 작업

## 🧩논블로킹 작업이란?

작업을 수행하는 주체가 함수를 호출하여 다른 작업을 요청하고, 그 결과를 받을 때까지 대기하지 않고 자신의 작업을 수행한다.

비교

비동기와 논블로킹은 무슨 차이?

• 비동기는 작업들을 처리할 때 서로의 시간을 맞추지 않는다.
• 논블로킹은 처리되어야 하는 하나의 작업이 전체 작업의 흐름을 막지 않는다.

동기와 블로킹은 무슨 차이?

• 동기는 작업들을 처리할 때 서로의 시간을 맞춘다.
• 블로킹은 처리되어야 하는 하나의 작업이 전체 작업의 흐름을 막는다.

예시

급하게 알아야 하는 답을 누군가에게 물어봐야하는 상황에서

1. 동기: 전화로 물어봐서 즉답을 얻는다.
2. 비동기 : 이메일 송신을 완료(return)했지만, 답이 언제올지 모른다
3. 동기 + 블로킹 : 전화를 했지만 상대가 받지 않는다. 받을 때까지 전전긍긍 계속 대기한다.
4. 동기 + 논블로킹 : 전화를 했지만 상대가 받지 않는다. 끊었다가 나중에 다시 전화하기를 반복한다. 어느 순간 받아서 답을 얻는다.

조합

프로젝트를 개발하는 개발 부서 예시

• 프로젝트에는 여러 작업들이 있다 → 블로킹 & 논블로킹
• 프로젝트의 여러 작업을 수행하는 주체가 여러명이다 → 동기 & 비동기

## 🧩동기 + 블로킹

우리가 가장 흔하게 접하는 동기 방식의 예는 바로 동기 & 블록킹 방식이다

📌예시1

동기

기능 A의 개발이 선행되어야 기능 B를 만들 수 있기 때문에 엔지니어A의 작업이 끝나는 동시에 엔지니어 B가 작업을 시작하도록 작업 흐름(순서)을 맞추어야 한다.

블로킹

엔지니어A가 기능A를 개발하는 동안 프로젝트의 진행이 멈춘다(blocked). 기능A를 모두 개발한 뒤에야 프로젝트가 진행된다.

📌예시2

동기

작업 순서: 커널의 Read IO 작업이 선행되고 어플리케이션의 Read() 함수의 나머지 작업이 나중에 수행된다.

블로킹

어플리케이션은 커널의 Read IO 작업이 완료될 때까지 다음 작업을 수행하지 못하고 대기해야한다.

## 🧩동기 + 논블로킹

모든 실행과 흐름이 순차적이기 때문에 개발자가 프로그램을 제어하기가 쉽고 가장 많이 쓰이는 조합 중 하나이다.

📌예시1

동기

기능A가 개발이 되어야 기능 B를 개발할 수 있다.

논블로킹

엔지니어A가 기능A를 개발하는 동안 프로젝트의 진행을 멈추지 않는다. 대신 기능A의 개발이 끝났는지 주기적으로 확인하는 작업(polling)을 한다.

📌예시2

동기

작업 순서: 커널의 Read IO 작업이 선행되고 어플리케이션의 Read() 함수의 나머지 작업이 나중에 수행된다.

논블로킹

어플리케이션은 커널에게 Read IO작업을 요청하고 제어권을 넘기지만, 커널은 작업 완료 여부와 관계없이 제어권을 반환한다. 그리고 커널의 Read IO 작업이 완료되면 그 결과를 어플리케이션에게 반환한다.

## 🧩비동기 + 블로킹 (비효율)

작업의 흐름을 비동기로 설계했지만, 블로킹 때문에 동기 + 블로킹과 같은 흐름을 갖게 된다.

1. 비동기 + 블로킹 은 가장 비효율적인 모델로 의도치 않게 동작하는 경우가 있다.
2. 직관적인 코드의 흐름을 유지하면서 작업을 병렬적으로 처리하기 위해 사용한다. (Linux/UnixS OS의 I/O 다중화 모델 등에서 사용된다)
   • 1. 동기 & 블록킹 I/O의 경우 직관적이나, 여러 개의 I/O를 동시에 처리할 수 없다.
   • 2. 논블록킹 I/O는 프로세스들의 작업을 컨트롤하는 것이 까다롭다. (대부분 이런 저레벨 프로그램은 C로 짠다. JS나 Python 같은 걸 생각하면 안된다.)
   • 3. 그렇다고 동기 & 블록킹 I/O와 멀티 프로세싱이나 쓰레딩을 결합해서 쓰자니 자원 문제도 있고 프로세스/쓰레드 간 통신이나 동기화가 빡셈

📌예시1

비동기

기능 A가 반드시 기능B보다 먼저 개발될 필요가 없다. 즉, 작업의 우선순위가 없다.

블로킹

엔지니어A가 기능A를 개발하는 동안 프로젝트 진행을 멈춘다. 그렇기 때문에 엔지니어B는 기능A의 개발이 완료되기 전까지 기능B를 개발할 수 없다.

## 🧩비동기 + 논블로킹 (효율)

성능과 자원의 효율면에서 가장 우수하여 많이 쓰이는 조합 중 하나이다.

📌예시1

비동기

기능 A가 반드시 기능B보다 먼저 개발될 필요가 없다.

논블로킹

엔지니어 A,B가 기능 A,B를 개발하는 동안 프로젝트는 계속 진행된다. 따라서 기능A를 개발하는 도중에 엔지니어B는 기능B를 개발할 수 있다.

📌예시2

비동기

어플리케이션의 Read() 작업과 커널의 Read IO 작업 순서가 따로 정해지지 않는다.

논블로킹

어플리케이션은 커널에게 Read IO작업을 요청하고 제어권을 넘기지만, 커널은 작업 완료 여부와 관계없이 제어권을 반환한다. 그리고 커널의 Read IO 작업이 완료되면 그 결과를 어플리케이션에게 반환한다.

## 정리

참고

Blocking, Non-blocking과 Sync, Async에 대하여

운영체제-Synchronous와-Asynchronous-Blocking과-Non-Blocking

동기/비동기와 블로킹/논블로킹

동기 vs 비동기, 블로킹 vs 논블로킹 쉽게 이해하기

https://cotak.tistory.com/136

면접 예상 질문

비동기, 동기, 블로킹, 논블로킹의 개념에 대해서 설명해주세요

비동기, 동기, 블로킹, 논블로킹의 각 조합의 특징을 말해주세요

어떤 조합이 가장 효율적이라 생각하시나요? 그 이유는?

어떤 조합이 가장 비효율적이라 생각하시나요? 그 이유는?