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Coroutine

작성자 : 박재용

본 자료는 작성자인 '박재용'의 팀 Repository의 글과 유니티 교과서 책을 재구성하여 작성되었습니다. 다양한 언어(javascript, C++, Kotlin, C#)에서 코루틴을 사용하지만 예제는 C#에 국한된 설명으로 코루틴에 대한 이해를 도와줍니다.

Table of Contents

• What is Coroutine
• 코루틴이 언제 쓰이는데?
• 코루틴이 주는 이점

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Coroutine이란?

코루틴(Coroutine)은 Cooperative routine을 의미하며 서로 협력하는 루틴이라는 뜻이다. 메인 루틴과 서브 루틴처럼 종속된 관계가 아닌 서로 대등한 관계이다. 글을 전부 정독한 후 다시 올라왔을 때는 충분히 이해가 될 것이다.

Coroutine이 언제 쓰이는데?

직접 누구나 이해할 수 있는 코드로 예시를 들어보겠다.
예시1)

void start(){
    startA();
    startB();
}
void startA(){
    for(int a=0;a<10;a++){
        Debug.Log("a");
    }
}
void startB(){
    for(int b=0;b<5;b++){
        Debug.Log("b");
    }
}

프로그램은 startA의 a가 열번, startB의 b가 다섯번 출력될 것이다.

위와는 다르게 동시에 일어나는 것처럼 프로그램을 구현하고 싶거나 약속된 신호를 줬을 때 시작하는 비동기를 구현할 때 코루틴을 사용한다.

예시2)
코루틴의 공식문서에서는 한 오브젝트의 투명도를 완전히 투명해질 때까지 Fadeout시킬 때 코루틴을 사용하지 않으면 중간값은 시각적으로 알 수 없고 순간적으로 투명해지므로 코루틴을 이용하여 투명도를 설정할 것을 권장하고 있다. 아래 코드는 순식간에 투명도가 0으로 변해버린다.

void Fade() {
    for (float f = 1f; f >= 0; f -= 0.1f) {
        Color c = renderer.material.color;
        c.a = f;
        renderer.material.color = c;
    }
}

아래 코드는 코루틴을 적용시킨 코드이다. 정해진 시간이나 프레임마다 투명도를 서서히 줄게 자신이 속도를 컨트롤할 수 있게 된다.

IEnumerator Fade() {
    for (float f = 1f; f >= 0; f -= 0.1f) {
        Color c = renderer.material.color;
        c.a = f;
        renderer.material.color = c;
        yield return null;
    }
}

코루틴이 주는 이점

결론만 말하자면 코루틴을 협력형 멀티태스킹(cooperative multitasking)을 구현하는 용도로 사용하기 때문에 코루틴이 주는 이점이 많다고 이야기 할 수 있다.

협력형 멀티태스킹은 일종의 시분할 - time sharing 방식으로 여러 task가 하나의 CPU를 나눠쓰는 방식인데 운영체제의 개입 없이 각 task가 독점적으로 CPU를 사용하고 사용이 끝나면 자발적으로 양보하게 된다. 리소스를 사용하는 도중 강제로 CPU를 선점해가는 일이 없으므로 크리티컬 섹션을 보호하기 위한 동기화 수단이 필요 없다는것이 가장 큰 이점이다.

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코루틴과 일반함수의 차이점

일반적인 함수의 진입점은 함수의 시작 부분이다. 함수를 호출하게 되면 함수의 시작 부분부터 return이나 함수의 끝까지 실행을 한 후 함수를 종료한다. Coroutine은 여러개의 진입점과 여러개의 중단점을 가져 루틴이 종료되기 전에 몇번이든 진입과 중단이 가능하다.

또한 위에서 언급한 것과 같이 함수는 return을 사용하지만 코루틴은 suspend(중단)을 사용하여 힙 메모리 영역에 다시 resume(재개)하기 위해 필요한 모든 정보를 저장하고 제어권을 호출자에게 다시 넘기게 된다.

코루틴과 스레드의 차이점

Background Task라는 점과 비동기로 일어나는 것처럼 보이는 부분에서는 공통점이 있어 보이지만 개념이 다르다. 코루틴은 특정 작업을 단계적으로 쪼개어 순차적으로 발생하게 만들고 메인 루틴과 동시에 발생하지 않는다는 큰 특징을 가지고 있다. 또한 가장 큰 차이점은 실제로 코루틴은 병렬적으로 수행되는 것이 아닌 작업을 잘게 쪼개서 동시에 일어나는것처럼 보이게하는 멀티태스킹과 비슷한 방법을 사용한다. 하지만 스레드의 경우는 병렬 처리를 중심으로 하나의 프로그램에서 동시에 많은 일을 처리하게 된다. 아래의 사진에서 더 이해를 도와줄것이다.

Coroutine의 사용 방법

StartCoroutine(함수이름())으로 사용할 수 있다. 위의 코드에 StartCoroutine을 아래의 코드처럼 적용시킬 수 있다.

C#

void start(){
    StartCoroutine(startA());
    StartCoroutine(startB());
}
IEnumerator startA(){
    for(int a=0;a<10;a++){
        Debug.Log("a");
        yield return null;
    }
}
IEnumerator startB(){
    for(int b=0;b<5;b++){
        Debug.Log("b");
        yield return null;
    }
}

IEnumerator란?

데이터의 목록을 하나씩 넘겨줄 때 사용되는 인터페이스로, 코루틴은 호출한 함수와 서로 상호작용하며 진행하도록 설계되어 있다. 호출한 함수에게 데이터를 넘겨주고 쉰 후 데이터를 받아야 할 때 쉬고 있던 코루틴이 일어나서 다시 데이터를 받고, 넘겨주는 반복하는 구조로 동작하게 된다.

yield란?

프로그래밍 언어마다 해석의 차이점이 있을 수 있지만 C#의 yield 키워드는 호출자(Caller)에게 컬렉션 데이타를 하나씩 리턴할 때 사용한다. 흔히 Enumerator(Iterator)라고 불리우는 이러한 기능은 집합적인 데이터셋으로부터 데이타를 하나씩 호출자에게 보내주는 역할을 한다. C++의 iterator(반복자)와 같은 개념이다.

다양한 yield return type

• yield return null

다음 프레임까지 대기

• yield return new WaitForSeconds(time)

time초 만큼 대기

• yield return new WaitForFixedUpdate()

다음 FixedUpdate까지 대기

• yield return StartCoroutine(string name)

다른 코루틴이 중단될때까지 대기