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Dart 비동기 프로그래밍

Future, async/await, Stream, FutureBuilder

Future는 단일 비동기 결과를, Stream은 연속적인 비동기 이벤트를 다룹니다. async/await로 비동기 코드를 동기식처럼 깔끔하게 작성하고, Future.wait()로 병렬 처리도 가능합니다. Flutter에서는 FutureBuilder와 StreamBuilder로 로딩/에러/성공 상태를 선언적으로 관리합니다.

Future — 나중에 완료되는 값

Future는 비동기 작업의 결과를 나타내는 객체입니다. then으로 성공, catchError로 실패, whenComplete로 완료를 처리합니다.

Future<String> fetchData() {
  return Future.delayed(Duration(seconds: 3), () {
    return '서버에서 받은 데이터';
  });
}

void main() {
  print('작업 시작');

  fetchData().then((data) {
    print('데이터: $data');
  }).catchError((error) {
    print('오류 발생: $error');
  }).whenComplete(() {
    print('작업 완료');
  });

  print('다음 작업 진행');
}

Future 생성 방법

메서드	설명
Future.value()	즉시 완료되는 Future
Future.delayed()	지정 시간 후 완료
Future.error()	오류로 완료되는 Future
Completer	복잡한 비동기 로직 직접 제어

// Future.value — 즉시 완료
Future<String> getFuture() {
  return Future.value('즉시 사용 가능한 값');
}

// Future.delayed — 지정 시간 후 완료
Future<String> getDelayedFuture() {
  return Future.delayed(Duration(seconds: 2), () {
    return '2초 후 사용 가능한 값';
  });
}

// Future.error — 오류로 완료
Future<String> getErrorFuture() {
  return Future.error('오류 발생');
}

// Completer — 수동 제어
import 'dart:async';

Future<String> complexOperation() {
  final completer = Completer<String>();

  Timer(Duration(seconds: 2), () {
    if (DateTime.now().second % 2 == 0) {
      completer.complete('성공!');
    } else {
      completer.completeError('실패!');
    }
  });

  return completer.future;
}

Future 체이닝

여러 비동기 작업을 then으로 연결하여 순차적으로 실행할 수 있습니다.

void main() {
  fetchUserId()
    .then((id) => fetchUserData(id))
    .then((userData) => saveUserData(userData))
    .then((_) => print('모든 작업 완료'))
    .catchError((error) => print('오류 발생: $error'));
}

Future<String> fetchUserId() => Future.value('user123');
Future<Map<String, dynamic>> fetchUserData(String id) =>
    Future.value({'id': id, 'name': '홍길동', 'email': 'hong@example.com'});
Future<void> saveUserData(Map<String, dynamic> userData) =>
    Future.value(print('데이터 저장됨: $userData'));

async/await — 동기식처럼 읽히는 비동기 코드

async 함수는 항상 Future를 반환하며, await로 결과를 기다립니다. try-catch-finally로 에러 처리가 가능합니다.

Future<String> fetchData() async {
  await Future.delayed(Duration(seconds: 2));
  return '서버에서 받은 데이터';
}

void main() async {
  print('작업 시작');

  try {
    String data = await fetchData();
    print('데이터: $data');
  } catch (e) {
    print('오류 발생: $e');
  } finally {
    print('작업 완료');
  }

  print('다음 작업 진행');
}

순차 처리 vs 병렬 처리

순차 처리는 await를 연속으로, 병렬 처리는 Future.wait()로 동시에 실행합니다.

// 순차 처리 — 총 6초 (2+3+1)
Future<void> sequentialTasks() async {
  final startTime = DateTime.now();

  final result1 = await task1();  // 2초
  final result2 = await task2();  // 3초
  final result3 = await task3();  // 1초

  print('소요 시간: ${DateTime.now().difference(startTime).inSeconds}초');
}

// 병렬 처리 — 총 3초 (가장 느린 작업 기준)
Future<void> parallelTasks() async {
  final startTime = DateTime.now();

  final results = await Future.wait([
    task1(),  // 2초
    task2(),  // 3초
    task3(),  // 1초
  ]);

  print('소요 시간: ${DateTime.now().difference(startTime).inSeconds}초');
}

Future<String> task1() => Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => '작업1 결과');
Future<String> task2() => Future.delayed(Duration(seconds: 3), () => '작업2 결과');
Future<String> task3() => Future.delayed(Duration(seconds: 1), () => '작업3 결과');

Future API: wait, any, forEach

// Future.wait — 모두 완료될 때까지 대기
Future<void> waitExample() async {
  final results = await Future.wait([
    Future.delayed(Duration(seconds: 1), () => '결과1'),
    Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => '결과2'),
    Future.delayed(Duration(seconds: 3), () => '결과3'),
  ]);
  print(results); // [결과1, 결과2, 결과3]
}

// Future.any — 가장 먼저 완료된 하나만
Future<void> anyExample() async {
  final result = await Future.any([
    Future.delayed(Duration(seconds: 3), () => '느린 작업'),
    Future.delayed(Duration(seconds: 1), () => '빠른 작업'),
    Future.delayed(Duration(seconds: 2), () => '중간 작업'),
  ]);
  print(result); // '빠른 작업'
}

// Future.forEach — 순차적으로 하나씩 처리
Future<void> forEachExample() async {
  final items = [1, 2, 3, 4, 5];

  await Future.forEach(items, (int item) async {
    await Future.delayed(Duration(milliseconds: 500));
    print('처리 중: $item');
  });

  print('모든 항목 처리 완료');
}

Stream — 연속적인 비동기 이벤트

Stream은 시간에 따라 여러 값을 비동기적으로 제공합니다. async*와 yield로 제너레이터를 만들 수 있습니다.

Stream<int> countStream(int max) async* {
  for (int i = 1; i <= max; i++) {
    await Future.delayed(Duration(seconds: 1));
    yield i;
  }
}

void main() async {
  // await for 사용
  await for (final count in countStream(5)) {
    print(count);
  }

  // listen 사용
  countStream(5).listen(
    (data) => print(data),
    onError: (error) => print('오류: $error'),
    onDone: () => print('스트림 완료'),
  );
}

StreamController & Stream 생성 방법

import 'dart:async';

// StreamController — 세밀한 제어
Stream<int> getControllerStream() {
  final controller = StreamController<int>();

  Timer.periodic(Duration(seconds: 1), (timer) {
    if (timer.tick <= 5) {
      controller.add(timer.tick);
    } else {
      controller.close();
      timer.cancel();
    }
  });

  return controller.stream;
}

// Stream.fromIterable — 컬렉션에서 생성
Stream<int> getIterableStream() {
  return Stream.fromIterable([1, 2, 3, 4, 5]);
}

// Stream.periodic — 주기적 이벤트
Stream<int> getPeriodicStream() {
  return Stream.periodic(Duration(seconds: 1), (count) => count + 1)
      .take(5);
}

Stream 변환 (map, where, take)

void streamTransformations() async {
  final stream = Stream.fromIterable([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]);

  final doubled = stream.map((value) => value * 2);
  final evenOnly = doubled.where((value) => value % 2 == 0);
  final limited = evenOnly.take(3);

  await for (final value in limited) {
    print(value); // 2, 4, 6
  }
}

Broadcast Stream — 여러 구독자

일반 Stream은 한 번만 구독 가능하지만, StreamController.broadcast()로 여러 구독자를 지원합니다.

void broadcastStreamExample() {
  final controller = StreamController<int>.broadcast();

  final subscription1 = controller.stream.listen(
    (data) => print('구독자 1: $data'),
    onDone: () => print('구독자 1: 완료'),
  );

  final subscription2 = controller.stream.listen(
    (data) => print('구독자 2: $data'),
    onDone: () => print('구독자 2: 완료'),
  );

  controller.add(1);
  controller.add(2);
  controller.add(3);

  subscription1.cancel(); // 구독자 1 해제

  controller.add(4);  // 구독자 2만 수신
  controller.add(5);

  controller.close();
}

Stream 구독 관리 (메모리 누수 방지)

주의: Stream 구독 해제 필수!

구독을 해제하지 않으면 메모리 누수가 발생합니다. dispose()에서 반드시 cancel()을 호출하세요.

class DataService {
  StreamSubscription<int>? _subscription;

  void startListening() {
    _subscription?.cancel(); // 기존 구독 해제

    _subscription = getPeriodicStream().listen(
      (data) => print('받은 데이터: $data'),
      onDone: () => print('스트림 완료'),
    );
  }

  void stopListening() {
    _subscription?.cancel();
    _subscription = null;
  }

  void dispose() {
    stopListening();
  }
}

FutureBuilder — 단일 비동기 결과를 위젯으로

connectionState로 로딩/에러/성공 상태를 자동 관리합니다.

FutureBuilder<String>(
  future: fetchData(),
  builder: (context, snapshot) {
    if (snapshot.connectionState == ConnectionState.waiting) {
      return CircularProgressIndicator();
    } else if (snapshot.hasError) {
      return Text('오류 발생: ${snapshot.error}');
    } else if (snapshot.hasData) {
      return Text('데이터: ${snapshot.data}');
    } else {
      return Text('데이터 없음');
    }
  },
)

StreamBuilder — 실시간 데이터를 위젯으로

StreamBuilder<int>(
  stream: countdownStream(10),
  builder: (context, snapshot) {
    if (snapshot.connectionState == ConnectionState.active) {
      return Text('카운트다운: ${snapshot.data}');
    } else if (snapshot.connectionState == ConnectionState.done) {
      return Text('카운트다운 완료!');
    } else {
      return CircularProgressIndicator();
    }
  },
)

실전 예제: FutureBuilder로 사용자 목록 표시

Future<List<User>> fetchUsers() async {
  final response = await http.get(
    Uri.parse('https://api.example.com/users'),
  );

  if (response.statusCode == 200) {
    final List<dynamic> data = jsonDecode(response.body);
    return data.map((json) => User.fromJson(json)).toList();
  } else {
    throw Exception('Failed to load users');
  }
}

class UserListScreen extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(title: Text('사용자 목록')),
      body: FutureBuilder<List<User>>(
        future: fetchUsers(),
        builder: (context, snapshot) {
          if (snapshot.connectionState == ConnectionState.waiting) {
            return Center(child: CircularProgressIndicator());
          } else if (snapshot.hasError) {
            return Center(child: Text('오류: ${snapshot.error}'));
          } else if (snapshot.hasData) {
            final users = snapshot.data!;
            return ListView.builder(
              itemCount: users.length,
              itemBuilder: (context, index) {
                final user = users[index];
                return ListTile(
                  title: Text(user.name),
                  subtitle: Text(user.email),
                );
              },
            );
          } else {
            return Center(child: Text('사용자가 없습니다'));
          }
        },
      ),
    );
  }
}

타임아웃 처리

Future<String> fetchWithTimeout() {
  return fetchData().timeout(
    Duration(seconds: 5),
    onTimeout: () => throw TimeoutException('요청 시간 초과'),
  );
}

compute() — CPU 집약 작업 격리

무거운 연산은 compute()로 별도 Isolate에서 실행하여 UI 스레드를 보호합니다.

Future<List<ComplexData>> processLargeDataSet(
  List<RawData> rawData,
) {
  return compute(processDataInBackground, rawData);
}

List<ComplexData> processDataInBackground(
  List<RawData> rawData,
) {
  return rawData.map((raw) => ComplexData.process(raw)).toList();
}

UI 피드백 패턴 (로딩/성공/실패)

Future<void> saveData() async {
  setState(() => _isLoading = true);

  try {
    await uploadData();
    ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar(
      SnackBar(content: Text('데이터가 성공적으로 저장되었습니다')),
    );
  } catch (e) {
    ScaffoldMessenger.of(context).showSnackBar(
      SnackBar(content: Text('저장 실패: $e')),
    );
  } finally {
    setState(() => _isLoading = false);
  }
}

모범 사례 요약

✓
try-catch 필수 — 비동기 작업에는 항상 에러 처리를 추가하세요
✓
Stream 구독 해제 — dispose()에서 반드시 cancel()을 호출하여 메모리 누수 방지
✓
병렬 처리 활용 — 독립적인 작업은 Future.wait()로 동시 실행하여 성능 향상
✓
compute() 사용 — CPU 집약적 연산은 별도 Isolate에서 실행하여 UI 프레임 드롭 방지
✓
타임아웃 설정 — 네트워크 요청에는 .timeout()을 추가하여 무한 대기 방지

구현 순서

1

Future + async/await — async 함수 안에서 await로 결과를 기다리면 동기식처럼 읽히는 코드 작성 가능

2

Future.wait() — 여러 비동기 작업을 병렬로 동시 실행, 모두 완료될 때까지 대기

3

Stream + async*/yield — 연속적인 이벤트를 생성하는 제너레이터, 실시간 데이터에 적합

4

FutureBuilder/StreamBuilder — Flutter에서 비동기 데이터를 위젯으로 표시, 로딩/에러/성공 상태 자동 관리

사용 사례

REST API 호출 후 결과를 화면에 표시 (FutureBuilder) 채팅, 주가, 위치 추적 등 실시간 데이터 (StreamBuilder)

참고 자료

🔗 비동기 — changjoo-park