Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 719. Task를 포함하는 async 메서드의 동작 방식 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 21845
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
 
(연관된 글이 1개 있습니다.)
(시리즈 글이 12개 있습니다.)
.NET Framework: 698. C# 컴파일러 대신 직접 구현하는 비동기(async/await) 코드
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11351

.NET Framework: 716. async 메서드의 void 반환 타입 사용에 대하여
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11414

.NET Framework: 717. Task를 포함하지 않는 async 메서드의 동작 방식
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11415

.NET Framework: 719. Task를 포함하는 async 메서드의 동작 방식
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11417

.NET Framework: 731. C# - await을 Task 타입이 아닌 사용자 정의 타입에 적용하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11456

.NET Framework: 737. C# - async를 Task 타입이 아닌 사용자 정의 타입에 적용하는 방법
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11484

.NET Framework: 813. C# async 메서드에서 out/ref/in 유형의 인자를 사용하지 못하는 이유
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11850

닷넷: 2138. C# - async 메서드 호출 원칙
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13405

닷넷: 2147. C# - 비동기 메서드의 async 예약어 유무에 따른 차이
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13421

닷넷: 2318. C# - (async Task가 아닌) async void 사용 시의 부작용
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13884

닷넷: 2319. ASP.NET Core Web API / Razor 페이지에서 발생할 수 있는 async void 메서드의 부작용
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13885

닷넷: 2321. Blazor에서 발생할 수 있는 async void 메서드의 부작용
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13888




Task를 포함하는 async 메서드의 동작 방식

이전 글에 이어서,

Task를 포함하지 않는 async 메서드의 동작 방식
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11415

이번에는 예제 코드를 Task가 있는 것으로 넣어 흐름을 살펴보겠습니다. 이를 위해 예제 코드는 다음의 글에서 작성했던 것으로 재활용합니다.

C# 컴파일러 대신 직접 구현하는 비동기(async/await) 코드
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11351

using System;
using System.Threading.Tasks;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        // C# 7.1 async Main
        static async Task Main(string[] args)
        {
            Program pg = new Program();

            await pg.CallAsync();
        }

        private async Task CallAsync()
        {
            string title = DateTime.Now.ToString();
            string text = await GetFileContents();
            Console.WriteLine(title + ": " + text);
        }

        private async Task<string> GetFileContents()
        {
            return await new TaskFactory().StartNew(() => { Thread.Sleep(5000); return "test"; });
        }
    }
}

위의 코드에서 GetFileContents는 async 예약어로 인해 다음과 같은 식으로 코드 구성을 합니다.

private Task<string> GetFileContents()
{
    GetFileContents_StateMachine stateMachine = new GetFileContents_StateMachine
    {
        _this = this,
        _builder = AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create(),
        _state = -1,
    };

    stateMachine._builder.Start(ref stateMachine);
    return stateMachine._builder.Task as Task<string>;
}

그리고 stateMachine._builder.Start 호출로 인해 상태 머신의 MoveNext에서 실행되는 첫 코드는 다음과 같습니다.

this._getStringTask = new TaskFactory().StartNew(() => { Thread.Sleep(5000); return "test"; });
awaiter = this._getStringTask.GetAwaiter();
if (awaiter.IsCompleted == false)
{
    this._state = num = 0;
    this._awaiter = awaiter;
    GetFileContents_StateMachine stateMachine = this;
    this._builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref stateMachine);
    return;
}

사실 이번 글을 쓰기 전까지는, 저 위의 this._getStringTask가 GetFileContents의 마지막에 반환하는 stateMachine._builder.Task일 거라고 생각했었습니다. 그런데, 실제로 해보면 저 2개의 Task는 같지 않습니다.

다시 말해, stateMachine._builder.Task는 GetFileContents 메서드가 async로 바뀌는 바람에 내부에 생성되었던 상태 머신의 AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create()로 생성되었던 Task인 반면, this._getStringTask는 그냥 await 예약어의 대상이 되는 메서드가 반환한 Task를 그대로 유지합니다.

동일한 규칙이 GetFileContents를 호출하는 CallAsync에도 적용됩니다. CallAsync는 다음과 같이 상태 머신을 생성하는 코드로 바뀌고,

private Task CallAsync()
{
    CallAsync_StateMachine stateMachine = new CallAsync_StateMachine
    {
        _this = this,
        _builder = AsyncTaskMethodBuilder.Create(),
        _state = -1,
    };

    stateMachine._builder.Start(ref stateMachine);
    return stateMachine._builder.Task;
}

CallAsync 상태 머신의 첫 번째 MoveNext 실행 코드는,

awaiter = _this.GetFileContents().GetAwaiter();
if (awaiter.IsCompleted == false)
{
    this._state = num = 0;
    this._awaiter = awaiter;
    CallAsync_StateMachine stateMachine = this;
    this._builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref stateMachine);
    return;
}

GetFileContents() 내에서 TaskFactory().StartNew()로 생성되었던 Task가 아닌, GetFileContents 스스로 생성한 Task 객체의 Awaiter를 받아 비동기를 연결합니다.

정리해 보면, 다음과 같은 식으로 Task 객체가 연결됩니다.

GetFileContents
    task = TaskFactory().StartNew() 코드 실행
    task가 동작이 끝나면 실행될 MoveNext 코드를 등록
    
    하지만 스스로 상태 머신에서 AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create()로 생성한 Task를 반환

CallAsync
    GetFileContents가 스스로 생성한 Task를 구하고,
    그 Task의 동작이 끝나면 실행될 MoveNext 코드를 등록    

    하지만 스스로 상태 머신에서 AsyncTaskMethodBuilder.Create()로 생성한 Task를 반환

즉, 스레드를 소유한 Task가 호출 스택을 타고 전달되는 것이 아니라, 각각의 async 메서드마다 스스로 생성한 Task 객체를 상위에 전달하고 있었던 것인데... 보면서 어떻게 이것이 비동기 동작을 하는지 이해가 안 되었습니다.




물론 결과적으로 어쨌든 연결된다는 사실이 중요한데 세부적인 것을 알아보면 대충 이렇습니다.

async 메서드는 그것이 호출한 async 메서드로부터 구한 awaiter의 작업이 끝나지 않은 경우 다음번 작업을 다음과 같이 등록합니다.

awaiter = this.YourAsyncMethod().GetAwaiter();
if (awaiter.IsCompleted == false)
{
    this._state = num = 0;
    this._awaiter = awaiter;
    GetFileContents_StateMachine stateMachine = this;
    this._builder.AwaitUnsafeOnCompleted(ref awaiter, ref stateMachine);
    return;
}

AwaitUnsafeOnCompleted는 호출한 async 메서드로부터 반환받은 awaiter와 현재 async 메서드의 상태 머신 객체를 인자로 받습니다. 이를 이용해,

[SecuritySafeCritical, __DynamicallyInvokable]
public void AwaitUnsafeOnCompleted<TAwaiter, TStateMachine>(ref TAwaiter awaiter, ref TStateMachine stateMachine) where TAwaiter: ICriticalNotifyCompletion where TStateMachine: IAsyncStateMachine
{
    try
    {
        AsyncMethodBuilderCore.MoveNextRunner runnerToInitialize = null;
        Action completionAction = this.m_coreState.GetCompletionAction(AsyncCausalityTracer.LoggingOn ? this.Task : null, ref runnerToInitialize);
        if (this.m_coreState.m_stateMachine == null)
        {
            Task<TResult> builtTask = this.Task;
            this.m_coreState.PostBoxInitialization((TStateMachine) stateMachine, runnerToInitialize, builtTask);
        }
        awaiter.UnsafeOnCompleted(completionAction);
    }
    catch (Exception exception)
    {
        AsyncMethodBuilderCore.ThrowAsync(exception, null);
    }
}

AsyncTaskMethodBuilder의 (struct로 함께 생성되었던) m_coreState 객체가 소유한 델리게이트에 StateMachine의 MoveNext 작업을 담은 후 이것을 awaiter의 Task에 연결합니다.

// System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter

[SecurityCritical, __DynamicallyInvokable]
public void UnsafeOnCompleted(Action continuation)
{
    OnCompletedInternal(this.m_task, continuation, true, false);
}

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining), SecurityCritical]
internal static void OnCompletedInternal(Task task, Action continuation, bool continueOnCapturedContext, bool flowExecutionContext)
{
    if (continuation == null)
    {
        throw new ArgumentNullException("continuation");
    }
    StackCrawlMark lookForMyCaller = StackCrawlMark.LookForMyCaller;
    if (TplEtwProvider.Log.IsEnabled() || Task.s_asyncDebuggingEnabled)
    {
        continuation = OutputWaitEtwEvents(task, continuation);
    }
    task.SetContinuationForAwait(continuation, continueOnCapturedContext, flowExecutionContext, ref lookForMyCaller);
}

그리고 Task에 등록된 델리게이트의 수행은 상태 머신의 MoveNext에서 마지막 SetResult(또는 SetException)을 수행할 때 실행됩니다.




정리해 보면, 전체적으로는 다음과 같은 내부적인 비동기 처리가 연쇄적으로 발생합니다.

[async/await 코드 실행 시]

GetFileContents
    Task task = TaskFactory().StartNew 수행
    if (task 수행 완료)
    {
        GetFileContents의 두 번째 MoveNext가 실행될 때의 코드를 동기로 실행
        GetFileContents.Task 역시 수행 완료로 표시
    }
    else
    {
        task에 GetFileContents의 MoveNext를 등록
    }
    GetFileContents.Task 반환

CallAsync
    Task task = GetFileContents가 생성한 Task
    if (task 수행 완료)
    {
        CallAsync의 두 번째 MoveNext가 실행될 때의 코드를 동기로 실행
        CallAsync.Task 역시 수행 완료로 표시
    }
    else
    {
        task에 CallAsync의 MoveNext를 등록
    }
    CallAsync.Task 반환

[StartNew 수행이 완료된 후]
    StartNew Task의 스레드에서 GetFileContents가 등록한 MoveNext를 수행
        GetFileContents.MoveNext 내에서 SetResult 수행
            SetResult 내에서 GetFileContents.Task에 CallAsync가 등록한 MoveNext를 수행
                CallAsync.MoveNext 내에서 SetResult 수행
                    ...[반복]...




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 9/14/2023]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 



2023-09-13 09시35분
선생님 혹시 아래 메서드 리턴 타입을
Task에서 Task<string>으로 수정하는 게 맞을까요?
private Task GetFileContents()
{
    GetFileContents_StateMachine stateMachine = new GetFileContents_StateMachine
    {
        _this = this,
        _builder = AsyncTaskMethodBuilder<string>.Create(),
        _state = -1,
    };

    stateMachine._builder.Start(ref stateMachine);
    return stateMachine._builder.Task as Task<string>;
}
한예지
2023-09-14 08시22분
@한예지 언급하신 그 문제도 지난번과 같이 ^^; Task<string>에 대해 HTML escape 처리를 안 해서 그렇게 나온 것입니다. (본문 수정했습니다.)
정성태

... 106  107  108  109  110  111  [112]  113  114  115  116  117  118  119  120  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11125정성태1/7/201724447개발 환경 구성: 310. IIS - appcmd.exe를 이용해 특정 페이지에 클라이언트 측 인증서를 제출하도록 설정하는 방법
11124정성태1/4/201727840개발 환경 구성: 309. 3년짜리 유효 기간을 제공하는 StartSSL [2]
11123정성태1/3/201723354.NET Framework: 629. .NET Core의 dotnet.exe CLI 명령어 확장 방법 [1]
11122정성태1/3/201722817.NET Framework: 628. TransactionScope에 사용자 정의 트랜잭션을 참여시키는 방법 [2]파일 다운로드1
11121정성태1/1/201720708개발 환경 구성: 308. "ASP.NET Core Web Application (.NET Core)"와 "ASP.NET Core Web Application (.NET Framework)" 차이점
11120정성태12/25/201626587개발 환경 구성: 307. ASP.NET Core Web Application을 IIS에서 호스팅하는 방법
11119정성태12/23/201649284개발 환경 구성: 306. Visual Studio Code에서 Python 개발 환경 구성 [2]
11118정성태12/22/201636035오류 유형: 374. Python 64비트 설치 시 0x80070659 오류 발생 [3]
11117정성태12/21/201622328웹: 35. nopCommerce 예제 사이트 구성 방법
11116정성태12/21/201624292디버깅 기술: 84. NopCommerce의 Autofac 부하(CPU, Memory) [2]
11115정성태12/21/201627255Windows: 133. 윈도우 서버 2016에서 플래시가 동작하지 않는 경우 [2]
11114정성태12/19/201637293Windows: 132. 역슬래시(backslash) 문자가 왜 통화 표기 문자(한글인 경우 "\")로 보일까요? [2]
11113정성태12/6/201621140오류 유형: 373. ICOMAdminCatalog::GetCollection에서 CO_E_ISOLEVELMISMATCH(0x8004E02F) 오류 발생파일 다운로드1
11112정성태11/23/201626309오류 유형: 372. MySQL 서비스가 올라오지 않는 경우 - Error 1067
11111정성태11/23/201634797.NET Framework: 627. C++로 만든 DLL을 C#에서 사용하기 [2]
11110정성태11/17/201621506.NET Framework: 626. Commit 메모리가 낮은 상황에서도 메모리 부족(Out-of-memory) 예외 발생 [2]
11109정성태11/17/201621496.NET Framework: 625. ASP.NET에서 System.Web.HttpApplication 인스턴스는 다중으로 생성됩니다.
11108정성태11/13/201621315.NET Framework: 624. WPF - Line 요소를 Canvas에 위치시켰을 때 흐림(blur) 현상파일 다운로드1
11107정성태11/9/201625192오류 유형: 371. Post cache substitution is not compatible with modules in the IIS integrated pipeline that modify the response buffers.파일 다운로드1
11106정성태11/8/201625364.NET Framework: 623. C# - PeerFinder를 이용한 Wi-Fi Direct 데이터 통신 예제 [2]파일 다운로드1
11105정성태11/8/201619749.NET Framework: 622. PeerFinder Wi-Fi Direct 통신 시 Read/Write/Dispose 문제
11104정성태11/8/201619224개발 환경 구성: 305. PeerFinder로 Wi-Fi Direct 연결 시 방화벽 문제
11103정성태11/8/201619199오류 유형: 370. PeerFinder.ConnectAsync의 결과 값인 Task.Result를 호출할 때 System.AggregateException 예외 발생
11102정성태11/8/201619298오류 유형: 369. PeerFinder.FindAllPeersAsync 호출 시 System.UnauthorizedAccessException 예외 발생
11101정성태11/8/201622063.NET Framework: 621. 닷넷 프로파일러의 오류 코드 - 0x80131363
11100정성태11/7/201628878개발 환경 구성: 304. Wi-Fi Direct 지원 여부 확인 방법 [1]
... 106  107  108  109  110  111  [112]  113  114  115  116  117  118  119  120  ...