파이썬의 제너레이터와 코루틴

파이썬 제너레이터는 특별한 종류의 함수 객체이다. 함수 내부에서 yield 구문을 사용하여 특정 값을 내놓은 후에도 실행을 종료하지 않아 제거되지 않고, 다시 그 자리에서부터 이어서 계산을 반복하고 다시 값을 내놓을 수 있다. rangemap, filter 등의 객체가 제너레이터의 일종이라고 할 수 있다.

아주 먼 옛날, 파이썬 2.5에서 제너레이터에 특별한 기능이 생겼는데, 바로 제너레이터 속으로 값을 전달하는 기능이다. (PEP342) 이는 매우 흥미로운 패턴으로 이어지게 되는데, 실행 중 한 번 yield 문을 만나 자신의 위치를 기억하고 있다가 다시 그 자리에서 실행이 가능하다는 점에서 두 개 이상의 제너레이터가 서로 값을 주고 받으면서 교차식으로 실행하는 것이 가능하다. 이는 일반적인 함수 호출의 패턴인 주 루틴 – 서브 루틴의 관계와 달리 두 개의 루틴이 함께 실행된다는 부분에서 코루틴(coroutine)이라고 부른다.

코루틴은 사실 완전히 새롭게 등장한 개념은 아니었다. 이미 6~70년대에 기반이 닦여진 기술이이었다. 당시에는 작업 흐름의 분산을 위한 여러 가지 개념들이 도입되고 시도되고 있었는데, 이 당시에 이러한 기술들 중에서 가장 환호를 받았던 것은 다름 아닌 멀티스레드였다.

멀티스레드가 큰 인기를 얻고 발전해 나가면서 상대적으로 코루틴은 거의 방치되다 시피하였으나, 규모가 커짐에 따라 멀티 스레드는 자원 경쟁이라든지 동기화문제 등 더 큰 골칫거리를 가져왔다. 이러한 문제로 인해 코루틴 개념은 그린릿(greenlet)이나 경량스레드(lightweight thread)라는 이름으로 재발견되어 주목받는 경우도 있다.

코루틴이 흥미로운 지점은 멀티스레드 없이 하나의 스레드 위에 여러 개의 실행흐름이 존재할 수 있다는 것이다. 즉 멀티스레드에서의 골치 아픈 문제들을 끌어들이지 않고서도 실행 흐름을 분산할 수 있다는 것을 의미한다.

하지만 분산처리와 같은 상황이 아니더라도 제너레이터 혹은 코루틴은 파이썬 프로그래밍에서 매우 중요한 비중을 차지한다. 멀티스레드와 같은 적극적인 동시성이 아니더라도, 제너레이터의 ‘느긋한(lazy)’한 특성은 실제로는 concurrent 하지 않은 작업들을 마치 동시에 진행되는 것처럼 다룰 수 있게 하며, 무거운 연산을 가능한 뒤로 미루어 실행 시간내의 체감 퍼포먼스가 좋은 것처럼 보일 수 있게 한다. (사실 이정도면 충분한 것이, 파이썬의 멀티스레드는 실제로는 동시에 실행되지 않기 때문이다.)

이 외에도 제너레이터와 코루틴은 간단한 클래스를 대체할 수 있으며, 일련의 처리 과정에서의 단위 작업을 구성하고 이들을 선언적으로 연결하는 방법으로도 활용할 수 있다. 오늘 이 글에서는 제너레이터와 코루틴에 대해 알아보도록 하자.

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