2. Future 트레이트: 비동기의 약속 🟡

학습 목표:

• Rust 비동기의 심장인 Future 트레이트의 구조(Output, poll, Context, Waker)를 이해합니다.
• **웨이커(Waker)**가 실행기에게 재폴링 신호를 보내는 메커니즘을 배웁니다.
• wake() 호출이 누락되었을 때 프로그램이 무한 대기에 빠지는 이유를 파악합니다.
• 간단한 Delay 퓨처를 직접 구현하며 작동 원리를 체득합니다.

Future의 구조: "다 됐어?"

비동기 Rust의 모든 작업은 궁극적으로 이 트레이트를 구현합니다.

#![allow(unused)]
fn main() {
pub trait Future {
    type Output; // 작업이 완료되었을 때 반환할 값의 타입

    // 실행기가 상태를 확인하기 위해 호출하는 메서드
    fn poll(self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Self::Output>;
}

pub enum Poll<T> {
    Ready(T), // 작업 완료! 결과값 T를 반환함
    Pending,  // 아직 작업 중. 준비되면 깨워줄 테니 나중에 다시 물어봐줘
}
}

퓨처는 능동적으로 실행되는 객체가 아닙니다. 누군가(실행기)가 "작업 다 됐니?"라고 물어볼 때(poll 호출), "응 여기 결과야"(Ready) 또는 "아직 아니야"(Pending)라고 답하는 수동적인 상태 머신입니다.

실행기와 퓨처의 상호작용 (Waker 메커니즘)

sequenceDiagram
    participant E as 실행기 (Executor)
    participant F as 퓨처 (Future)
    participant R as 외부 리소스 (네트워크/타이머)

    E->>F: poll(cx) 호출 (다 됐니?)
    F->>R: 데이터 준비 여부 확인
    R-->>F: 아직 아님
    F->>R: Context에서 Waker를 꺼내 등록함
    F-->>E: Poll::Pending 반환 (나중에 다시 물어봐)

    Note over R: ... 시간이 흐르고 데이터 도착 ...

    R->>E: waker.wake() 호출 (준비됐어! 다시 깨워줘)
    E->>F: poll(cx) 재호출 (다시 확인해볼까?)
    F->>R: 데이터 확인
    R-->>F: 응, 여기 있어!
    F-->>E: Poll::Ready(data) 반환

핵심 구성 요소 이해하기

• Output: 퓨처가 최종적으로 내놓는 결과물입니다. 파이썬의 await fetch()가 반환하는 값과 같습니다.
• poll(): 실행기가 진행 상황을 체크하는 유일한 통로입니다.
• Pin<&mut Self>: 퓨처가 메모리 상에서 이동하지 못하게 고정합니다. (이유는 4장에서 자세히 다룹니다.)
• Context: 퓨처에 대한 메타데이터를 담고 있으며, 특히 **Waker**를 통해 실행기와 소통합니다.

💡 실무 팁: 웨이커(Waker) 계약을 준수하세요

퓨처가 Pending을 반환했다면, 반드시 나중에 waker.wake()가 호출되도록 보장해야 합니다. 만약 이를 잊으면, 실행기는 해당 퓨처가 준비되었다는 사실을 영영 알 수 없게 되어 프로그램이 조용히 멈춰버립니다(Stall). 직접 퓨처를 구현할 때 가장 흔히 저지르는 실수입니다.

🏋️ 연습 문제: CountdownFuture 만들기

도전 과제: 지정된 숫자 N부터 0까지 카운트다운하고, 0에 도달하면 "Liftoff!"를 반환하는 CountdownFuture를 구현해 보세요.

• 힌트: 매 폴링마다 숫자를 출력하고 1씩 줄입니다. 숫자가 0보다 크면 cx.waker().wake_by_ref()를 호출하여 즉시 다시 폴링되도록 스케줄링하고 Pending을 반환하세요.

#![allow(unused)]
fn main() {
impl Future for CountdownFuture {
    type Output = &'static str;

    fn poll(mut self: Pin<&mut Self>, cx: &mut Context<'_>) -> Poll<Self::Output> {
        if self.count == 0 {
            Poll::Ready("Liftoff!")
        } else {
            println!("{}...", self.count);
            self.count -= 1;
            // 중요: 나중에 다시 깨워달라고 예약함 (여기서는 즉시 다시 깨움)
            cx.waker().wake_by_ref(); 
            Poll::Pending
        }
    }
}
}

📌 요약

• Future는 폴링될 수 있는 모든 것입니다.
• Pending을 반환할 때는 반드시 나중에 깨워달라는 **Waker**를 등록해야 합니다.
• 비동기 Rust의 모든 문법(async, await, select!)은 이 Future 트레이트 위에 세워진 마법입니다.