# 코루틴

루틴(Coroutine)은 프로그밍에서 **비기 처리**를 구현하는 핵심 기법 중로, 함수의 실행을 일시 중단했다가중에 재개 수 있는 특별한 형태의 서루틴(subroutine입니다. 일반적인 함수 호출되면 종료될 때까지 실행 흐름을 반환하지 않지만, 코루틴은 중간에 제어권을 양보하고, 나중에 지점에서 다시 실행을 이어갈 수 있습니다. 이 기능은 복잡한 비동기 작업 이벤트 루프, 제네레이터 등을 효율적으로 구현하는 데 널리 사용됩니다.

## 개요

코루틴은 1958년 멜빈 콘웨이(Melvin Conway)에 의해 처음 제안된 개념으로, 병렬 프로세스 간의 협업(Cooperative)을 가능하게 하기 위한 설계입니다. 코루틴은 **협업적 멀티태스킹**(Cooperative Multitasking)의 기반 기술로, 각 코루틴이 명시적으로 제어권을 양보함으로써 여러 작업이 동시에 진행되는 듯한 효과를 내는 방식입니다.

현대의 프로그래밍 언어에서는 코루틴이 비동기 프로그래밍의 핵심 요소로 자리 잡았으며, 특히 **I/O 바운드 작업**(예: 네트워크 요청, 파일 읽기/쓰기)에서 성능 향상에 기여합니다. 대표적으로 Python, Kotlin, C#, JavaScript(ECMAScript 2017 이상) 등에서 코루틴 또는 유사한 개념이 구현되어 있습니다.

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## 코루틴의 작동 원리

### 실행 흐름의 일시 중단과 재개

코루틴의 핵심은 **`yield`**, **`await`**, **`suspend`** 등의 키워드를 통해 함수의 실행을 일시 중단하고, 나중에 같은 지점에서 재개할 수 있다는 점입니다. 이는 스택 프레임이 유지되며, 지역 변수와 실행 상태가 보존된다는 것을 의미합니다.

예를 들어, 다음과 같은 파이썬 제네레이터 기반 코루틴을 살펴보겠습니다:

```python
def simple_coroutine():
    print("코루틴 시작")
    x = yield 1
    print(f"수신된 값: {x}")
    yield 2
    print("코루틴 종료")
```

이 코루틴은 `yield`를 만나면 실행을 중단하고 값을 반환하며, 이후 `.send()` 메서드를 통해 값을 다시 전달받고 실행을 재개합니다.

### 협업적 멀티태스킹

코루틴은 선점형 멀티태스킹(Preemptive Multitasking)이 아닌 **협업적 멀티태스킹**을 사용합니다. 즉, 각 코루틴이 스스로 제어권을 양보해야 다음 코루틴이 실행됩니다. 이는 운영체제나 런타임이 강제로 스레드를 스위칭하지 않기 때문에 오버헤드가 적고, 예측 가능한 실행 흐름을 제공합니다.

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## 주요 언어에서의 코루틴 구현

### Python

파이썬은 `async`/`await` 키워드를 통해 네이티브 코루틴을 지원합니다. 이는 `asyncio` 라이브러리와 함께 비동기 I/O를 효율적으로 처리할 수 있게 해줍니다.

```python
import asyncio

async def fetch_data():
    print("데이터 가져오는 중...")
    await asyncio.sleep(2)  # 비동기 대기
    return "데이터 수신 완료"

async def main():
    result = await fetch_data()
    print(result)

asyncio.run(main())
```

파이썬의 코루틴은 이벤트 루프 위에서 동작하며, `await`를 통해 비차단(non-blocking) 방식으로 작업을 수행합니다.

### Kotlin

코틀린은 표준 라이브러리에 `kotlinx.coroutines`를 포함하여 강력한 코루틴 지원을 제공합니다. 코틀린의 코루틴은 경량 스레드처럼 작동하며, 많은 동시 작업을 효율적으로 처리할 수 있습니다.

```kotlin
import kotlinx.coroutines.*

fun main() = runBlocking {
    launch {
        delay(1000L)
        println("코루틴 실행")
    }
    println("메인")
    delay(2000L)  // 코루틴 완료 대기
}
```

코틀린의 `launch`, `async`, `delay` 등은 코루틴 빌더와 함수로, 비동기 코드를 동기 코드처럼 직관적으로 작성할 수 있게 합니다.

### C#

C#에서는 `async`/`await` 패턴을 통해 코루틴과 유사한 기능을 제공합니다. 특히 Unity 게임 엔진에서는 `IEnumerator` 기반 코루틴을 사용해 프레임 단위 작업을 제어합니다.

```csharp
using System.Collections;
using UnityEngine;

public IEnumerator MyCoroutine() {
    Debug.Log("시작");
    yield return new WaitForSeconds(2);
    Debug.Log("2초 후 실행");
}
```

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## 코루틴의 장단점

### 장점

- **성능 향상**: 스레드 생성보다 오버헤드가 적음.
- **코드 가독성 향상**: 비동기 로직을 동기식처럼 작성 가능.
- **리소스 효율성**: 수천 개의 코루틴을 경량으로 실행 가능.
- **제어 흐름 명확성**: 명시적인 `await`/`yield`를 통해 실행 흐름을 쉽게 추적.

### 단점

- **블로킹 작업 주의**: CPU 집약적 작업은 여전히 메인 스레드를 차단할 수 있음.
- **디버깅 난이도**: 실행 흐름이 복잡해질 수 있음.
- **호환성 문제**: 일부 환경에서 코루틴 미지원 또는 제한적 지원.

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## 관련 개념

- **제네레이터**(Generator): 코루틴의 기초. `yield`를 사용해 값을 생성하고 상태를 유지.
- **퓨처**(Future) / **프로미스**(Promise): 비동기 작업의 결과를 나타내는 객체.
- **이벤트 루프**(Event Loop): 비동기 작업을 관리하고 코루틴을 스케줄링하는 중심 요소.

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## 참고 자료

- [Python asyncio 공식 문서](https://docs.python.org/3/library/asyncio.html)
- [Kotlin Coroutines Guide](https://kotlinlang.org/docs/coroutines-guide.html)
- [C# async and await](https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/language-reference/operators/await)
- PEP 492 – Async/Await Syntax for Python

코루틴은 현대 비동기 프로그래밍의 핵심 패러다임으로, 성능과 가독성을 동시에 고려하는 애플리케이션 개발에 필수적인 기술입니다.