C# 서버 개발자 전환기 1편

C# 동작 방식과 async/await

1. C# 코드가 실행되는 전체 구조

C# 소스 코드
    ↓
C# Compiler (Roslyn)
    ↓
IL (Intermediate Language)
    ↓
.NET Runtime / CLR
    ↓
JIT Compiler
    ↓
Native Code
    ↓
CPU 실행

IL(중간 코드)를 쓰는 이유

      C# 코드
         ↓
      IL 코드
   ↙     ↓      ↘
Windows  Linux   macOS
   ↓      ↓       ↓
x64 기계어 ARM 기계어 ...

플랫폼 독립성 때문에 필요함

2. CLR

CLR(Common Language Runtime)은 .NET 프로그램이 실행되는 환경

• 메모리 관리
• GC
• 예외 처리
• Thread 관리
• JIT 컴파일
• 비동기 작업 지원
• 타입 안정성

3. GC

C#에서 new로 생성한 객체는 Managed Heap에 만들어진다.

var user = new User();

Stack
┌──────────────┐
│ user         │
└──────┬───────┘
       │
       ▼
Managed Heap
┌──────────────┐
│ User 객체    │
└──────────────┘

더 이상 참조되지 않는 객체는 GC가 나중에 메모리를 회수한다.

4. Thread

Thread는 실제로 코드를 실행하는 단위다.

Thread
   ↓
CPU에서 코드 실행

직접 Thread를 생성해야 하는 경우

var thread = new Thread(Work);
thread.Start();

5. ThreadPool

서버에서 요청마다 Thread를 새로 만들면 비효율적이기 때문에
.NET은 ThreadPool을 사용한다.

     ThreadPool
┌──────┬──────┬──────┐
│ T1   │ T2   │ T3   │ ...
└──────┴──────┴──────┘

6. Task

Task는 Thread가 아니고, 비동기 작업의 결과와 상태를 나타내는 객체다

User user = await GetUserAsync(); // 결과값이 필요한 경우
/*
    비동기 작업 자체를 일단 가지고 있다가 나중에 결과를 받을 경우, 
    여기서 task는 User를 가지고 있는건 아님 
    User를 가져오는 비동기 작업을 나타내는 객체임
*/
Task<User> task = GetUserAsync();
Task<Item> itemTask = GetItemAsync();
Task<Rank> rankTask = GetRankAsync();
User user2 = await task; // 이제 결과가 필요해졌을 때
Item item = await itemTask;
Rank rank = await rankTask;

7. async / await

public async Task<User> GetUser()
{
    Console.WriteLine("1");

    var user = await GetFromDB();

    Console.WriteLine("2");

    return user;
}

실행흐름

GetUser()
    ↓
"1" 실행
    ↓
GetFromDB() 호출
    ↓
await
    ↓
DB 작업이 아직 완료되지 않음
    ↓
GetUser() 실행 보류
    ↓
현재 Thread 반환
    ↓
ThreadPool은 다른 작업 처리
    ↓
DB 응답
    ↓
Task 완료
    ↓
await 이후 코드 재개
    ↓
"2" 실행
    ↓
return user