[iOS] DispatchQueue.main.sync { } 는 어떻게 작동할까?

선수지식 : [iOS] GCD란?

 

 

안녕하세요🐶

이번 시간에는 GCD 를 처음 공부할때

쉽게이해가지 않았던DispatchQueue.main.sync { } 의 동작방식에 대해 다뤄보려고 합니다.

 

StackOverflow 에서 main 쓰레드에 sync 를 전달하면 앱이 강제종료 되는 이유를 찾아보면,

`Main queue에 sync로 Task를 전달하면 Deadlock 이 걸린다` 정도의 모호한 이야기만 나와있어서 제대로된 이유를 알고 싶어서 한번 알아보게 되었습니다.

 

 

위와 같이 직접 작성한 User Code 에서 DispatchQueue.main.sync(block:) 을 호출하면 앱에 크래시가 발생하고 강제종료 됩니다.

 

이번 글은 이 현상이 왜 발생하게 되는지 알아보는 글입니다.

 

결론을 우선 말씀드리면

아직 반환되지 않은 Task 가 있는 SerialQueue 에 동기적으로 Task를 전달했기 때문입니다.

 

우선 두 가지 사실을 먼저 이해하면 수월할 것 같습니다.

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1. sync 와 async

DispatchQueue.main.sync(block:),

DispatchQueue.global().async(block:) 위 두 메서드를 비교하며 예시를 들어보겠습니다.

 

공통점

DispatchQueue.main.sync(block:),

DispatchQueue.global().async(block:) 와 같은 메서드들은

타겟 Queue 에 Task를 추가만 합니다.

:: 여기서 타켓  Queue 는 Task 가 추가되는 Dispatch Queue 를 가리킵니다.

 

예를 들어 DispatchQueue.main.sync(block:) 는 Main queue 에 동기적으로 Task를 추가합니다.

 

DispatchQueue.global().async(block:) 는 Global queue 에 비동기적으로 Task를 추가합니다.

 

Task를 쓰레드에 배정하여 실행시키는 것은 GCD의 역할입니다.

 

차이점: 반환 시점과 완료 시점

우선 async 로 전달할 경우, 비동기 방식이기 때문에 Task를 타겟 큐에 추가만 해놓고 DispatchQueue.global().async(block:) 는 바로 반환됩니다.

이후 추가된 Task는 GCD가 알아서 쓰레드에 배정합니다. 우리는 정확한 실행 시점을 알 수 없습니다.

 

그런데 sync 로 전달할 경우, 동기방식으로 수행되어야하기 때문에 큐에 추가된 즉시 GCD Task를 쓰레드에 배정합니다. 그리고 수행을 완료하기 전까지 타겟 큐의 나머지 Task에 락을 걸고, 반환하지 않습니다. 아래서 설명 👇🏻👇🏻👇🏻)

 

GCD를 사용한다면 메인 큐에 추가되는 경우를 제외하면, 우리가 Task를 실행할 쓰레드를 직접 지정할 수 없습니다

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2. 락이 걸린 DispatchQueue 의 동작

Task를 동기적으로(sync) 전달하면 GCD 는 쓰레드에 Task 를 즉시 배정하고 반환되기 전까지 타겟 큐에 락을 겁니다.

 

락을 걸면 Queue 내의 나머지 Task는 모두 정지 상태가 됩니다. (= 스레드를 배정받을 수 없습니다.)

 

해당 Task 가 반환할 때까지 Queue는 락이 해제되지 않습니다.

 

이제 아래의 코드에서 브레이크 포인트를 추가하고 실행하며 큐와 쓰레드의 상황을 확인해보겠습니다.

 

시작 시점은 start(_:) 메서드가 호출된 직후 입니다.

 

이 때 메인 쓰레드 (Thread 1) 의 스택 프레임을 보면 start(_:) 가 수행 중임을 확인할 수 있습니다.

아직 반환되지 않았으므로, serial queue 인 main queue에서 다른 Task 는 절대로 수행될 수 없습니다.

 

이 때 start(_:) 메서드에서 DispatchQueue.main.sync { print("Im main sync" } (이하 sync block) 를 호출하면 sync block 반환되기 전까지 제어가 start(_:)로 다시 넘어가지 않습니다. 동기 방식으로 전달했기 때문입니다.

문제는 여기서 발생합니다.

 

메인큐는 Serial Queue 이기 때문에, 먼저 수행된 start(_:) 가 먼저 반환되어야 다음 Task 인 sync block을 수행할 수 있죠?

 

그런데 타겟 큐에 lock이 걸렸기 때문에 더 이상 작업이 진행될 수가 없습니다.

 

 

이 문제는 Main queue 가 Serial Queue 이기 때문에 발생하는것으로, Concurrent queue 에서는 추가된 Task가 반환되기 전까지 이전의 Task를 블락하는 것이 문제되지 않습니다.

 

Serial queue와 달리 Concurrent queue는 실행순서와 반환 순서가 정해져있지 않기 때문입니다.

 

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그렇다면 Main queue에 수행중인 Task가 없다면

Task를 동기로 전달하여도 데드락은 발생하지 않을까?

 

제가 확인한 결과는 발생하지 않았다는 것입니다.

 

다음 예시로 확인해 볼게요!!

시작 시점은 사용자가 UIButton으로 .touchUPInside 이벤트를 발생시켜서 start(_:) 메서드가 호출된 상황입니다.

 

 

브레이크 포인트 32라인에서 async(block:)는 글로벌 큐에 Task를 추가하고 즉시 반환되고, start(_:) 로 제어가 넘어갑니다. 이후 start(_:) 는 바로 반환되기 때문에 Main queue 에서는 더 이상 수행중인 Task 가 없습니다.

(다른 이벤트가 발생하지 않았다는 가정하에)

 

브레이크 포인트 33라인에서, 이제 백그라운드 쓰레드에서 글로벌 큐에 추가된 블럭 (Task)을 수행합니다.

// 글로벌 큐에 추가된 블럭 (Task) { DispatchQueue.main.sync { print("Im in main sync") } }

 

그 블럭의 수행 내용은 Main queue에 동기적으로 { print("Im in main sync") } 를 추가하는 것입니다.

 

아래 사진을 보시면, Thread 1은 스택에서 수행하고 있는 Task가 없기 때문에, 동기로 전달해도 문제가 발생하지 않습니다.

 

먼저 반환되어야할 Task가 없기 때문에, 바로 실행하고 반환할수 있기 때문입니다.

 

Main queue에 sync block을 전달하기 직전인 시점

 

Main queue에 추가된 print("Im main sync block") 을 수행하는 Main thread

 

:: 메인 쓰레드에서 항상 실행되는 main 이 있는데, 이것은 따로 글로 작성해보려고 합니다. Debug navigator에 있는 점선의 의미는 아직 찾아내지는 못했습니다.

:: Debug navigator의 아이콘은 모양별로 의미가 다릅니다. 예를 들어 사람 모양의 아이콘은 User Code를 의미하고 보라색 컵 아이콘은 UIKit, AppKit 코드임을 의미합니다.

 

 

끝!