[Multi-Thread 프로그래밍] Swift에서 GCD 사용하기

몇해 전 Apple은 NSOperation과 동시에 멀티스레드 환경에서 작업할 수 있게 해주는 GCD 매카니즘을 시장에 내놓았다. iOS라는 기존 컴퓨터와 다른 특별한 환경에서 요구되는 빠른 반응성을 위해 무거운 과업을 Main Thread Queue가 아닌 Background thread Queue에서 실행해야만 한다. 이때 NSOperation 기술보다는 블록을 사용한 GCD가 더 가독성 높은 코드를 만들어 낼 수있기 때문에 많은 개발자의 사랑을 받고 있는 것 같다.

해당 블로그 포스트는 기본적인 멀티 스레드에 대한 개념과 GCD 라이브러리들에 대한 내용을 담을 것이다. 또한 본 포스트는 self-study에 대한 복습 정도의 메모를 주목적으로 하고 있기 때문에 자세한 설명이 없다면 댓글를 통해 문의 바란다.

멀티 스레딩의 기본 개념

  • 순차적(Serial) VS 동시적(Concurrent)

한 과업(Task)이 여러 과업들 중에 한번에 한개씩 실행된다면 ‘순차적(Serially)’ 진행이라 하고, 동시에 여러 과업이 동시에 실행이 된다면 ‘동시적(concurrently)’ 진행이다.

  • 과업 (Task)

이 글에서 설명하는 과업이란 Micro하게 보자면 오브젝티스-C에서는 ‘Block’으로 표현할 수 있고, Swift로 말하자면 ‘Closure’가 될 것이다. 블럭은 하나의 과업을 구현하고자 하는 코드 묶음이라고 할 수 있겠다. 그런데 이 블럭이나 클러져는 메서드의 파라미터나 인자, 혹은 클래스 인스턴스 Property가 되어 이곳 저곳으로 모듈화하여 사용되어 질 수 있다.

  • 동기식(Synchronous) VS 비동기식(Asynchronous)

동기식과 비동기식은 기본적으로 언제 과업을 호출한 곳에서 다음 코드 진행에 관한 컨트롤 권한을 넘겨 줄 것인가에 대한 개념이다. 예를 동기식은 자신의 과업 (여기에서 클러져나 블럭으로 표현되어 질 수 있다.)이 다 끝나고 코드 진행을 시키기 위해 컨트롤 권한을 준다면 ‘동기식’이고, 자신의 과업이 혹은 블럭이 다 완료 되지 않은 상황 가운데, 다음 코드로 넘어가게 한다면 비동기식일 것이다.

  • 임계구역 (Critical Section)

이 개념은 반드시 동시에 실행되어서는 안될 코드 구역을 말하는 것이다. 멀티 스레드 프로그래밍에서 공유자원을 사용할 때 여러 스레드에서 동시에 접근할 수 있는 위험성 있는 지역을 보호하는 개념이다.

  • 경합 조건(Race Condition)

멀티 스레드 프로그래밍에서 두 명령어가 동시에 같은 기억 장소를 접근하고자 할때 그들 사이의 경쟁에 의해 수행 결과를 예측할 수 없게 되는 것인데, 이와 같은 현상은 바람직하지 않으므로 OS에서 이것을 해소해주어야 할 것이다. 출처

  • 교착상태 (Deadlock)

한개 이상의 스레드에서 서로가 필요한 작업이나 리소스를 기다리는 상태이다. 예를 들어 첫번째 스레드가 두번째 스레드가 끝나야 일을 진행 할 수 있고, 두번째 스레드는 첫번째 스레드가 끝나야 일을 진행 할 수 있는 경우이다. 이런 경우에는 이도저도 못하는 교착상태에 빠져 버린다.

  • 스레드 세이프 (Thread Safe)

스레드 세이프한 코드는 멀티 스레드나 동시 과업 환경에서 아무런 문제 없이 호출 되어지고 실행가능한 코드를 말한다. Swift 언어의 let으로 시작하는 변수가 ‘스레드 세이프’하다고 할 수 있겠다. 초기화 할때 정해진 값이 끝까지 변하지 않기 때문이다. 반대로 var로 시작하는 변수는 ‘스레드 세이프’하지 않다. 멀티 스레드 환경에서 언제든지 읽혀지고 쓰여질 수 있기 때문이다.

  • 문맥 교환 (Context Switch)

한 프로세스 안에서 하나 이상의 스레드에서 다른 스레드로 작업환경을 변경하고자 할 때 저장과 불러오기의 과정을 문맥 교환이라고 한다. 문맥 교환이 잦아지면 성능의 문제가 있다. 최소화하는 것도 성능개선에 중요한 부분이다.

  • 동시성(Concurrency) VS 병렬성(Parallelism)

동시성은 두 개 이상의  과업이 시작, 실행, 완료등이 같은 시간대에서 행하여지는 것을 뜻한다. 그런데 주의 할 것은 두 과업이 반드시 같은 순간에 실행되는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 싱글 코어 CPU에서 시간을 쪼개어 동시에 작업 중인 과업을 왔다갔다 하면서 연산한다. 반면 병렬성은 말그대로 동시에 과업을 수행하는 것을 뜻한다. 멀티 코어 CPU에서 가능하다.

출처. raywenderlich.com

출처. raywenderlich.com

Queue

GCD에서는 스레드 풀은 크게 두 가지 타입이 있는데, 순차적 큐와 동시적 큐이다. GCD를 사용하게 되면 스레드를 직접 생성 혹은 호출하여 사용하지 않는다. 스레드 풀인 큐에서 넣어 놓고 과업을 실행하게 되는데, 자신의 상황에 맞게 사용하기 위해서는 어떤 것들이 있는지 알아야 할 것이다.

  1. 순차적 큐(Serial Queue): 한번에 하나의 과업이 순차적으로 실행되어지는 스레드 큐를 뜻한다.  과업이 실행되는 순서는 FIFO(First In First Out)이다. GCD에서 dispatch_get_main_queue가 대표적인 순차적 큐이다. UI 작업은 메인 큐에서만 해야한다. 하지만 사용자 정의 순차적 큐도 만들 수 있다. 큐를 생성할 때는dispatch_queue_create(“com.bartysways.Project”, DISPATCH_QUEUE_SERIAL)와 같이 ‘DISPATCH_QUEUE_SERIAL’ 파라미터를 지정해주면 된다.
  2. 동시적 큐(Concurrent Queue): 동시적 큐는 비동기적인 작업을 할 때 사용하기에 알맞은 큐이다. 과업의 시작 순서는 전적으로 GCD가 판단을 하게 되어지는데, 어떤 코어에서 어떤 것을 먼저 실행하고 완료되어질지는 GCD와 과업의 종류에 따라 달렸다. dispatch_queue_create(“com.bartysways.Project”, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT).
출처: raywenderlich.com

출처: raywenderlich.com

Quality of Service

GCD에서 제공하는 QoS 클래스가 있다. 이 클래스는 GCD가 동시적 큐에서 과업의 우선순위를 정할 때 고려되어지는 클래스로써 과업의 의도를 추상화 하여 표현하여 네이밍을 하였다. QoS를 사용하여 GCD를 사용할 때의 장점은 각 디바이스 아키텍쳐에 맞는 환경을 시스템이 고려하여 멀티 스레딩을 효율적으로 해준다는 것에 있다. 물론 일일히 NSThread를 사용하여 관리 하여 코딩할 수 있지만, 많은 코딩과 많은 복잡도를 애플이 제공해주는 메카니즘에게 맡기고 그 혜택을 누릴 수 있는 것이다.

  • QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE: 해당 클래스는 UI 업데이트를 위한 과업을 실행할 때 명시하는 클래스이다. 이 클래스를 사용하게 되면 과업은 순차적으로(동기식) 항상 Main Queue에서 실행된다.
  • QOS_CLASS_USER_INITIATED: 해당 클래스는 UI 이벤트를 통해 초기화 작업을 해야 할 때를 위해서 제공된다. 관련된 과업은 비동기식으로 실행된다. 예를 들어 사진 필터를 제공하는 기능이 있다고 가정을 하자, 원하는 필터 효과를 적용하기 위해서 버튼을 탭하고 해당 이미지를 필터에 맞는 효과를 적용할 때 필요한 과업을 해당 클래스를 지정하여 실행하면 효과적이다.
  • QOS_CLASS_UTILITY: 파일 I/O 작업이나 네트워킹 작업 같이 긴 시간을 필요로 하는 작업에 적당한 클래스이다.
  • QOS_CLASS_BACKGROUND: 이 클래스는 시간에 구애 받지 않고 사용자가 신경쓰지 않아도 되는 작업들을 백그라운드에서 실행하고자 할때 사용 되어지도록 디자인된 클래스이다. 예를 들어 로그아웃 시 로컬에 저장되어 있는 파일을 지워야 한다든지 혹은 이지미 파일을 다운로드 받은 후 캐싱을 한다든지 와 같은 작업을 할 때 적당할 것이다.

 

Practical Example

dispatch_async

  1. override func viewDidLoad(){
  2.    let queue = dispatch_get_global_queue(Int(QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE.value), 0)
  3.    dispatch_async(queue){
  4.        println("First Block")
  5.    }
  6.    println("Second Block")
  7. }

위 코드의 실행 결과는 ‘Second Block’이 먼저 실행된 다음 ‘First Block’이 실행된다. 글로벌 큐에서 dispatch_async를 하게 되면, 클로져 안에 들어 있는 코드는 메인 큐가 아닌 글로벌 큐에 들어가서 자신의 순서가 되어 있을 때 실행되어진다. 여기에서 말하는 글로벌 큐는 메인 큐가 메인 스레드를 뜻한다면, 새로운 스레드를 뜻하는데 소위 백그라운드 스레드라고 해도 무관할 것이다. (참고로 글로벌 큐는 해당 디바이스의 CPU 코어 갯수에 따라 갯수가 정해진다.)

dispatch_sync

  1. override func viewDidLoad(){
  2.     super.viewDidLoad()
  3.  
  4.    let queue = dispatch_get_global_queue(Int(QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE.value), 0)
  5.    dispatch_sync(queue){
  6.        println("First Block")
  7.    }
  8.    println("Second Block")
  9. }

위 코드의 실행 결과는 ‘First Block’, ‘Second Block’ 순으로 실행이 된다. 물론 메인 큐가 아닌 글로벌 큐에서 작업이 실행 되지만, 해당 클로저의 코드가 다 끝나기 전까지 메인 스레드에게 통제권을 넘기지 않는다.

dispatch_after

  1. func executeDelay() {
  2.  
  3.     let delayInSeconds = 3.0
  4.     let popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, Int64(delayInSeconds * Double(NSEC_PER_SEC)))
  5.     let queue = dispatch_get_main_queue()
  6.  
  7.     dispatch_after(popTime, queue) {
  8.         println("Bang! Bang! Bang!")
  9.     }
  10.   }

위 코드는 3초 후에 클로져의 코드가 실행된다.

dispatch_once

  1. private var signalOnceToken = dispatch_once_t()
  2.  
  3.   override func viewDidLoad() {
  4.     super.viewDidLoad()
  5.  
  6.     dispatch_once(&signalOnceToken) {
  7.         println("Just one time!")
  8.     }
  9. }

dispatch_once는 프로세스가 떠 있는 동안 한번만 실행했으면 할 때 사용을 한다. 싱글톤 패턴을 구사 할 때 사용해도 무관하다.

Readers and Writers 문제 핸들링

dispatch_barrier_async

GCD의 barriers API를 ‘동시적큐’에서 사용하면 관련 과업은 타과업과 동시에 실행되지 않고 단독 독점을 하여 실행하게 된다. 이 API를 사용하여 읽기 작업이나 쓰기 작업을 한다면 두 개 이상의 Task에서 동시 접근을 막을 수 있게 된다.

  1. private let concurrentPhotoQueue = dispatch_queue_create(
  2.     "com.raywenderlich.GooglyPuff.photoQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
  3.  
  4. func addPhoto(photo: Photo) {
  5.  
  6.   dispatch_barrier_async(concurrentPhotoQueue) {
  7.  
  8.     self._photos.append(photo)
  9.  
  10.     dispatch_async(GlobalMainQueue) {
  11.       self.postContentAddedNotification()
  12.     }
  13.   }
  14. }

위 예제에서 ‘_photos’ Array 개체에 새로운 값을 넣어 줄 때, dispatch_barrier_async 함수를 사용한다면 스레드 안전하게 실행할 수 있게 된다.

Screen Shot 2015-07-16 at 4.47.45 PM

위 그림을 살펴보자. 동시적큐에서 여러 과업이 병렬되어 실행되고 있는 모습을 볼 수 있다. 그런데 ‘Barrier Task’ 블럭을 보면 단독적으로 시간을 보내는 모습을 볼 수 있다.

Dispatch Apply && Dispatch Groups

Dispatch group은 그룹의 묶음으로 지정된 과업이 다 마쳤을 때 notify해주는 기능을 가지고 있다. 실예로 iOS 프로젝트에서 UITableView를 사용할 때 화면에 보이는 각 cell마다 thumbnail 이미지를 다운로드 과업들이 다 끝났을 때 알림을 받고 싶다면 해당 API를 써서 구현할 수 있다. 아래 예제를 보고 확인해보자.

  • dispatch_apply: for 반복문 처럼 동작한다.
  • dispatch_group_create:
  • dispatch_group_enter
  • dispatch_group_leave
  • dispatch_group_wait
  • dispatch_group_notify: 비동기식으로 그룹이 들어온 만큼 다 나가면 디스패치 된다.

  1. func downloadWithCompletion(completion: DownloadingCompletionClosure?) {
  2.  
  3.     var storedError: NSError?
  4.     var downloadGroup = dispatch_group_create()
  5.     let addresses = ["http://www.....", "http://www.....", "http://www....."]
  6.     let queue = dispatch_get_global_queue(Int(QOS_CLASS_USER_INITIATED.value), 0)
  7.  
  8.     //#1 다운로드 반복 구문
  9.     dispatch_apply(addresses.count, queue) { (i: Int) -> Void in
  10.  
  11.       let address = addresses[i]
  12.       let url = NSURL(string: address)
  13.  
  14.       dispatch_group_enter(downloadGroup)
  15.  
  16.       let item = Download(url: url!) {
  17.         image, error in
  18.         if error != nil {
  19.           storedError = error
  20.         }
  21.         dispatch_group_leave(downloadGroup)
  22.       }
  23.       ItemManager.sharedManager.addItem(item)
  24.     }
  25.  
  26.     //#2 다운로드 완료시 실행되는 부분
  27.     dispatch_group_notify(downloadGroup, GlobalMainQueue){
  28.  
  29.       if let completion = completion {
  30.         completion(error: storedError)
  31.       }
  32.     }
  33.   }

Dispatch Block

iOS8에서 새로 추가된 Dispatch Block은 기존에 사용하던 클로져와 같은 개념이나 추가된 기능을 포함하고 있다. QoS와 같은 큐안에서 우선순위를 정할 수 있는 기능이 추가 되었으며, 무엇 보다도 취소(Cancelable) 가능해졌다. 하지만 기억해둬야 할 점은 취소라는 기능이 뜻하는 것은 대기중인 과업이 큐에서 빼주는 것을 의미한다. 그러므로 만약 과업이 자기 차례가 돌아와 벌써 실행이 시작되었으면 과업은 끝까지 실행을 하고 말것이다.

  • dispatch_block_create
  • dispatch_block_cancel

  1. //#1. dispatch_block을 사용해 dispatch_async 사용하기
  2. let queue = dispatch_get_global_queue(Int(QOS_CLASS_USER_INITIATED.value), 0)
  3. let block = dispatch_block_create(DISPATCH_BLOCK_INHERIT_QOS_CLASS){
  4.     println("Hello")
  5. }
  6. dispatch_async(queue, block)
  7. .
  8. .
  9. .
  10. //#2. 취소하기
  11. dispatch_block_cancel(block)

GCD Testing

GCD는 멀티스레드 프로그래밍을 보다 쉽고 효율적으로 관리 실행해주게끔 도와주는 것 이상으로 단위 테스트를 할 때도 유용하게 사용할 수 있다. 예를 들어 비동기식 서버통신을 테스트를 할 땐 GCD에서 재공하는 Semaphore나 XCTest 프레임 워크에서 제공하는 XCTestExpectation을 통해서 테스트할 수있다. 필자는 해당 기능이 소개되기 전 비동기식 서버통신에 관련된 단위 테스트를 짜기위해 여러가지 고민했던 기억이 난다. 그때 당시 내린 결론은 비동기식 단위 테스트는 불가능하니 서버 통신이 가지고 올 수있는 모든 단위 케이스들을 테스트했던 기억이 난다. 아무튼 비동기식 단위 테스트를 어떻게 할 수 있는지 살펴보자.

  • Semaphores: 프로세스간 메세지 전송을 하거나, 혹은 공유 자원을 통해서 특정 data를 공유하게 될 경우 발생하는 문제는, 공유된 자원에 여러개의 프로세스가 동시에 접근을 하면서 발생한다. 단지 한번에 하나의 프로세스만 접근 가능하도록 만들어 줘야 하고, 이때 세마포어를 쓴다. 출처 보통 스레드 차원에서는 뮤텍스, 프로세스 차원에서는 세마포어를 통해 멀티 스레드 환경에서 개발하게 된다.
  • expectation: XCTest 프래임워크에서 비동기식 코드를 테스트할 수 있겠금 제공해주는 방법이다.

Semaphores

세마포어는 한 공유자원에 접근할 수 있는 Thread의 수를 정의 해놓고, 접근을 제어하는 도구이다. 보통 ‘뮤텍스랑 세마포어’를 비교할 때는 화장실 예를 사용한다. 화장실를 사용하기 위해서는 화장실 열쇠가 있어야 한다. 뮤텍스는 하나의 열쇠를 가지고 화장실 전체를 사용할 수있는데, 만약 앞사람이 사용중이라면, 다른 사용자의 접근을 차단하고 사용이 끝나면 다른 대기자가 사용을 할수 있도록 허용하는 방식이라고 할 수있다. 반면 세마포어는 뮤텍스와 맞찬가지로 화장실을 사용하기 위해서는 열쇠가 필요한데, 각 비어있는 칸마다 열쇠를 나누어주고 화장실 입구 지키미가 접근을 관리하는 방식이다. 만약 남은 열쇠가 없다면 대기해야 한다.

자 그럼, GCD를 사용하여 Semaphore를 사용하는 방법을 알아보자.

  1. func downloadImageURLWithString(urlString: String) {
  2.     let url = NSURL(string: urlString)
  3.     let semaphore = dispatch_semaphore_create(0) // 1
  4.     let photo = DownloadPhoto(url: url!) {
  5.       image, error in
  6.       if let error = error {
  7.         XCTFail("\(urlString) failed. \(error.localizedDescription)")
  8.       }
  9.       dispatch_semaphore_signal(semaphore) // 2
  10.     }
  11.  
  12.     let timeout = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, DefaultTimeoutLengthInNanoSeconds)
  13.     if dispatch_semaphore_wait(semaphore, timeout) != 0 { // 3
  14.       XCTFail("\(urlString) timed out")
  15.     }
  16. }

차단을 원하는 자원에 대해서 서메포어를 생성하면 해당자원을 가르키는 세마포어 값이 할당된다. 이 값이 0이면, 다른 프로세스는 해당 자원에 접근할 수 없고, 0 보다 크면 해당 자원에 접근할 수 있는 개념이다. dispatch_semaphore_create(0)을 통해서 세마포어 개체를 초기화하고, 과업이 다 끝나면 dispatch_semaphore_signal(semaphore)를 통해서 다른 프로세스의 접근을 허용할 수 있겠금 신호를 보내준다. dispatch_semaphore_wait(semaphore, timeout)를 통해서 코드 진행을 정해진 시간만큼 블럭해준다.

expectation

XCTest에서 제공해주는 메카니즘으로 expectation 개체를 생성하고 작업이 다 끝나 해당 개체의 fulfill()이 불려지기 전까지 코드 진행을 멈춰서 기다리게 하는 방법이다. 예제 코드는 다음과 같다.

  1. func downloadImageURLWithString(urlString: String) {
  2.   let url = NSURL(string: urlString)
  3.   let downloadExpectation = expectationWithDescription("Image downloaded from \(urlString)") // 1
  4.   let photo = DownloadPhoto(url: url!) {
  5.     image, error in
  6.     if let error = error {
  7.       XCTFail("\(urlString) failed. \(error.localizedDescription)")
  8.     }
  9.     downloadExpectation.fulfill() // 2
  10.   }
  11.  
  12.   waitForExpectationsWithTimeout(10) { // 3
  13.     error in
  14.     if let error = error {
  15.       XCTFail(error.localizedDescription)
  16.     }
  17.   }
  18. }

문서 History

Update: 2015-09-15

Dispatch Group에 대한 간략한 설명 추가.

[관찰] Quiet Time with Facebook SDK -Part 1-2. Authentication (Session)-

Screen Shot 2013-09-03 at 11.11.11 AM

안녕하세요. 바티입니다. 오늘은 Facebook SDK의 인증부분에서 중요한 ‘Session’에 대한 설명을 해보도록 하겠습니다. 본 포스팅은 링크를 바탕으로 부분적 번역 및 이해를 돕기 위해 추가적으로 간략하게 정리해보았습니다. 크게 설명한 내용은 다음과 같습니다.

  • 세션 상태의 생명주기
  • 세션 토큰 캐쉬하기

‘세션 상태의 생명주기’에서는 FBSession의 상태가 앱의 상태와 플로우를 통해서 어떻게 변하는지 설명하게 될 것고, ‘세션 토큰 캐쉬하기’에서는 FBSession을 한번 열었을 때 그것을 저장하는데, 어떤 메서드를 통해서 관리가 되는지 큰 그림을 그려보도록 하겠습니다.

#Session State Lifecycle (세션 상태의 생명주기)

Facebook SDK는 세션 상태의 생명주기를 관리하기 위해서 ‘세션 상태 머신’을 사용한다. 이 상태들을 통해서 올바른 상태 전환에 따른 처리와 ‘access token’에 저장 및 사용 그리고 에러 시나리오에 대한 처리를 할 수 있게 도와준다. 자세한 설명에 들어가기 앞어서 기억해야하는 두 가지가 있는다.

  • 세션은 한번만 열수 있다. 세션이 닫히면 똑같은 세션을 다시 열수 없다. 대신에 새로운 세션을 열수 있다. 보통 모바일 앱에서는 active 세션을 한번 열것이다. Facebook SDK에서는 열수 있는 새 세션 인스턴스를 관리해주는 static 메서드를 제공한다.
  • 세션의 오픈 APIs는 완전한 핸들러를 제공한다. 핸들러는 세션 인스턴스와 연관되어지고, 세션 상태가 바뀔 때마다 호출해 준다. 핸들러는 세션이 열렸을 때, 토큰이 업데이트 되었을 때, 세션이 닫히거나 다른 상태로 바뀔때 호출되어 진다.

이어서 세션 상태를 설명하기 위해서 Facebook SDK에서 제공해주고 있는 샘플 ‘Scrumptious’를 가지고 설명을 알 것이다.

i- 앱 실행

Facebook의 샘플 코드인 ‘Scrumptious’ 앱이 처음 실행하면 FBSession의 ‘openActiveSessionWithReadPermissions:allowLoginUI:completionHandler:’가 호출된다.

Screen Shot 2013-09-09 at 7.59.19 AM

FBSessions는 ‘FBSessionStateCreated’로 시작해서 만약 토근이 캐시에서 찾게 되면 ‘FBSessionStateOpen’가 된다.

‘OpenActiveSession*’ 메서드 대신 다음과 같은 과정으로 같은 것을 성취할 수 있다.

  1. FBSession 인스턴스의 init 메서드를 호출.
  2. 상태 값이 FBSessionStateCreated로 전환이 되었는지 체크.
  3. 만약 상태 값이 FBSessionStateCreated이면 FBSession 인스턴스의 open이 들어가는 함수를 호출.

만약 위 흐름을 사용하고 싶으면 사용자는 Static 메서드를 사용 할 수 없다. 예를 들어 만약 프로그램 소스 구현에서 캐시 전략을 사용하고 싶으면 세션을 초기화할 때 정보를 전달해야 한다.

 

ii- 로그인

Scrumptious 샘플에서 로그인 UI는 FBSession의 클래스 메서드 openActiveSessionWithReadPermissions:allowLoginUI:completionHandler:의 호출을 통해서 이다. allowLoginUI를 YES를 넘겨줌으로써 강제로 로그인 UI를 보여준다.

iOS 6부터 OS 차원에서 Facebook 계정을 연동하기 시작하면서 처음에는 OS 차원에서 직접 지원하는 Facebook 시스템의 로그인을 시도한다. 만약 iOS에 설정이 안되어 있다면 iOS용 Facebook 앱이나 사파리 브라우저로 대처 한다.

아래 그림은 iOS 차원에서 지원하는 Facebook 시스템의 플로우다.

Screen Shot 2013-09-09 at 8.05.20 AM

네이티브 로그인 창이 나오기 전에는 상태 값은 FBSessionStateCreated에서 FBSessionStateCreatedOpening으로 변환된다. 만약 사용자가 ‘OK’를 클릭하면, FBSessionStateOpen으로 상태가 변화된다. 만약 사용자가 수락하지 않으면, 상태 값은 FBSessionStateClosedLoginFailed로 변화된다. 에러가 나면 화면에 보여줄 수 있게 정보를 전달해준다.

Screen Shot 2013-09-09 at 8.06.43 AM

앱은 iOS용 Facebook 앱이나 사파리 브라우저로 전환되기 전에 상태 값은 FBSessionStateCreated에서 FBSessionStateCreatedOpening로 전환된다. 만약 사용자가 로그인 창에서 퍼미션을 수락하면 상태 값은 FBSessionStateOpen으로 전환된다. 하지만 만약 사용자가 취소 버튼을 클릭하면 상태 값은 FBSessionStateClosedLoginFailed로 전환고 에러에 대한 정보도 함께 전달된다. 여기에서 또다른 경우가 생기는데 사용자가 ‘취소’ 버튼을 클릭하지 않고 홈 버튼을 클릭하면 이 시나리오에서는 iOS용 Facebook앱은 로그인 흐름이 끊겼다는 것에 대한 정보를 전달할 방법을 잃게 된다. 이런 상황을 처리하기 위해서는 AppDelegate 파일에서 handleDidBecomeActive 메서드를 통해서 처리할 수 있다. 이 경우에는 상태의 값이 FBSessionStateCloseLoginFailed로 전환된다.

 

iii- 추가적인 허가를 요청할 때

개발 중인 앱에서 사용자가 인증을 마치고 나서 추가적인 퍼미션을 요구하는 상황이 생길 수도 있다. FBSession 인스턴스 메서드의 requestNew*를 통해 다음 흐름을 초기화 할 수 있다.

Screen Shot 2013-09-09 at 8.07.34 AM

위 다이어그램은 iOS 6 기기에서 사용자가 시스템 계정으로 로그인 되는 흐름을 보여준다. 이 흐름은 기본 적으로 빠른 앱 스위칭 케이스와 동일하다. 만약 사용자가 추가적인 퍼미션을 수락한다면 세션의 상태는 FBSessionStateOpenTokenExtended로 변화할 것이다.

하지만 만약 수락하지 않는다면 세션의 상태는 FBSessionStateOpen이나 FBSessionStateOpenTokenExtended로 남게 될 것이다.

 

iv- 로그아웃

Scrumptious 샘플 프로그램에서 로그 아웃 버튼을 클릭하게 되면 현재 활성된 세션에서 closeAndClearTokenInformation 메서드가 호출 된다.

Screen Shot 2013-09-09 at 8.08.18 AM

이 전환은 FBSessionSateOpen이나 FBSessionStateOpenTokenExtended 상태에서 FBSessionStateClosed로 전환된다.

closeAndClearTokenInformation 메서드는 세션을 닫는과 동시에 캐시에 대한 정보도 지우게된다. 이 말의 뜻은 앱을 재 실행하면 로그인 창이 뜨게 된다는 말이다.

FBSession의 close 메서드 호출도 상태 값을 FBSessionStateClosed 로 전환 시켜준다. 하지만 캐시 정보는 지워 주지 않고, 다음번 앱 실행 때 캐시 정보를 사용할 수 있게 된다. 데모 앱에서 close 메서드는 appDelegate 클래스의 applicationWillTerminate: 메서드에서 사용 되었다. 이것은 열린 세션에 연류되어 있는 객체들을 지워주는데  좋은 실행 방식이다.

 

#세션 토큰 캐싱

Facebook SDK는 디폴트로 FBSession의 토큰 관련 데이터를 캐시 해준다. FBSessionTokenCachingStrategy 클래스는 캐시된 데이터를 관리해주는 클래스이다. 데이터는 NSDictionary이며, NSUserDefaults 아래에 특정한 키로 저장이 된다. 개발자가 서버 같은 곳에 저장하는 거와 같이 스스로 캐시 데이터를 관리해도 된다. 커스터마이징 하면서 사용하기 위해서는 FBSessionTokenCachingStrategy를 상속받아 다음과 같은 메서드를 오버라이드 하면 된다.

  • cacheTokenInformation:이나 cacheFBAccessTokenData: -
  • fetchTokenInformation이나 fetchFBAccessTokenData -
  • clearToken -

FBAccessTokenData의 토큰 데이터는 사용자의 access_token와 유통기간은 언제까지인지 혹은 토큰이 언제 마지막으로 refresh되었는지에 대한 내용이나 어떤 타입의 로그인 과정을 걸쳤는지에 대한 추가적인 정보를 가지고 있다.

Facebook SDK가 토큰 캐시 데이터를 관리하게 되면 NSUserDefaults의 ‘FBSessionTokenCachingStrategy’ 키를 통해 저장되어진다. 키를 변경 하고 싶으면 FBSessionTokenCacingStrategy의 initWithUserDefaultTokenInformationKeyName: 메서드를 사용하여 조정할 수있다. Facebook SDK에서 사용하고 싶은 키를 직접 입력하여 사용이 가능하다.

[관찰] Quiet Time with Facebook SDK -Part 1-1. Authentication (Login)-

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안녕하세요. 바티 입니다.

Web 2.0이라는 단어가 유명해지기 시작하면서 주목 받던 주제 중 하나가 ‘공유’였던 것으로 기억합니다. ‘공유’라고 하면 개발자들은 먼저 떠오르는 단어들 중 하나가 ‘Open API’이거나 ‘SDK’가 아닐까 싶네요. 구글과 페이스북 같은 대기업에서 부터 소규모의 스타텁까지 SDK 및 Open API를 제공하고 사용하기 위해서 혈안이 되어 있는 모습입니다. 그런 의미로 블로그를 통해 메이져 회사들의  SDK를 완전 분해해 보고자 합니다.

앞으로 완전분해 해보기 위해서는 세가지 툴을 사용할 것입니다. ‘관찰’, ‘해석’ 그리고 ‘비교’. 긴 여정이 될 것 같은데 먼저 긴 여행도 첫 발이 중요한 만큼 첫 시리즈로는 온라인에서  많은 사용자들로 부터 사랑을 받고 있는 ‘페이스북’ SDK입니다. 페이스북에서 제공해주고 있는 SDK와 함께 예제 소스를 통해서 어떻게 사용하는지, 또는 그 속은 어떻게 되어 있는지 한번 살펴보고자 합니다.

부족하거나 잘못된 부분 혹은 궁금한 부분이 있으시면 자유롭게 댓글 달아주시면 함께 고민해보아요.

본 포스트에서는 Facebook SDK를 사용하여 로그인 하는 방법을 알 아볼 것입니다. Login Dialog의 종류의 특징, 상황에 따른 SDK가 컨트롤하는 Login Dialog, 그리고 제공 받을 정보에 대한 Permission에 대한 내용 및 몇 가지를 다룰 것이다.

 

Facebook Login on iOS

페이스북 로그인은 타 개발사들이 ‘접근자 토큰’ (Access token)을 제공 해줌으로써 페이스북의 서비스를 사용할 수 있게 해준다. 이 기능을 자신의 로그인과 인증 시스텐에 넣어서 사용할 수 있다. 예를 들어 현재 시장에 올라오는 앱들을 살펴보면 대부분 ‘Login with Facebook’라고 새겨진 파란 버튼을 쉽게 찾아 볼수 있다. 이 버튼들은 대부분 자신이 만든 페이스북 버튼이거나 FBLoginView를 갖다 붙여 놓은 것들이다.

페이스북에서 제공하는 'FBLoginView'

페이스북에서 제공하는 ‘FBLoginView’

 

Login Dialog

자신이 직접 버튼을 만들었던, 페이스북에서 제공해주는 인증과정을 위한 Login Dialog는 다음과 같이 크게 5 가지로 구분할 수 있다.

  1. 페이스북 앱 Native Login Dialog
  2. iOS 6 Native Login Dialog
  3. Facebook 앱 웹 Login Dialog
  4. 모바일 Safari Login Dialog
  5. 임베디드 WebView Login Dialog

각 Dialog는 사용자의 iOS 설정 혹은 디바이스에 페이스북이 설치되어 있는 여부에 따라 보여지는 것이 달라진다. 그럼 이제 부터 각각의 Login Dialog에 대해 페이스북 문서에서 알려주고 있는 장단점과 Dialog에 대해 알아보자. 페이스북 개발자 사이트

#1. 페이스북 앱 Native Login Dialog 

Facebook App Native Login Dialog

Facebook App Native Login Dialog

100 퍼센트 Native이며 ‘Facebook’ 앱에서 열려지는 창이다. 이 방법을 사용하기 위해서는 ‘.plist’ 파일에 ‘FacebookDisplayName’이라는 이름 아래에 앱 이름을 정의를 해주어야 한다. 정의된 키의 값은 페이스북 개발자 사이트에 등록한 이름과 동일해야만 한다.

- 장점: 100 퍼센트 Native

- 단점: iOS 6.0 이상용 페이스북 앱이 설치가 되어 있어야만 한다.

 

 

 

 

 

 

#2. 페이스북 앱 Native Login Dialog 

iOS 6 Native Login Dialog

iOS 6 Native Login Dialog

이 Login Dialog 창은 Apple이 iOS 6에서 새로 선보인 ‘Facebook 통합’에 해당하는 기능이다. 먼저 사람들은 iOS 설정에서 페이스북을 설정해야만 사용이 가능하다. 해당 방법은 디바이스 차원의 인증 방법이기 때문에 사용자가 가지고 있는 모든 iOS에 설정 해야만 사용이 가능하다.

- 장점: *100 퍼센트 Native

*로그인 과정에서 앱을 벗어나지 않아도 됨.

- 단점: *iOS 6 이상 사용자에 한에 사용가능

*멋진 비주얼이 없다. (단순 UIAlertView로 뜸)

*프라이버시 옵션 선택이 불가능함.

 

 

 

#3. 페이스북 앱 웹 Login Dialog 

Facebook App Web Login Dialog

Facebook App Web Login Dialog

해당 Login Dialog창은 ‘페이스북’ Native 앱에서 열리며, 페이스북 앱의 버젼이 맞지 않을 때 웹 베이스의 컴포넌트에서 띄어준다.

- 장점: 모든 Facebook 앱 버전과 호환 가능함

- 단점: 웹 베이스 뷰는 사용자들에게 최상의 경험을 줄수 없다.

 

 

 

 

 

 

 

#4. 모바일 사파리 Login Dialog 

Mobile Safari Login Dialog

Mobile Safari Login Dialog

 

해당 Login Dialog 창은 모바일의 사파리 브라우저에서 열린다. 다른 Login Dialog 창의 최종 대안이 된다.

- 장점: 사용자 디바스에 설치되어 있는 페이스북 버전에 의존하지 않는다.

- 단점: *웹 베이스 뷰는 사용자들에게 최상의 경험을 줄수 없다.

*모바일 버전 사파리 브라우저에서 로그인을 해야하는 불편함.

 

 

 

 

 

 

#5. 임베드 WebView Login Dialog 

Embedded WebView Login Dialog

Embedded WebView Login Dialog

해당 Login Dialog 창은 SDK를 사용하여 개발하는 앱의 임베디드 WebView에서 나타나게 된다. 해당  Login Dialog를 띄우기 위해서는 트리거할 수 있는 코드를 작정해야한다.

- 장점: 다른 앱 전환 없이 사용 가능함.

- 단점: *웹 기반 뷰는 사용자들에게 최상의 경험을 줄수 없다.

* 사용자는 Login Flow를 탈 때마다 페이스북 ID와 비밀번호를 입력해야하는 불편함이 있다.

 

 

 

 

 

 

위에서 살펴본 다양한 Login Dialog 창들은 SDK를 적용하는 개발자는 FBSession open* 으로 시작하는 메서드를 사용하여 다양한 사용자 디바이스 환경에 대응할 수 있다. 가장 먼저 SDK는 해당 디바이스의 iOS 6 이상 버전인 것을 확인 할 것이고, 만약 사용 중이라면 OS 레벨에서 Facebook 계정을 연동하였는지 확인 할 것이다. 만약 사용한다면 iOS 6 Native Login Dialog 창을 띄어 줄 것이다. 하지만 iOS   버전이 지원을 안하든지, OS 차원에서 페이스북과 연동을 하지 않은 디바이스에서는 다음 단계의 대안(fallback)을 살펴볼 것이다. 페이스북 앱이 설치되어 있는지 볼 것이고, 되어 있다면 페이스북 앱의 버전을 확인하여 Facebook App Native Login DialogFacebook App web Login Dialog를 보여 줄 것이다. 만약 페이스북 앱도 깔려 있지 않은 디바이스에서는 최후의 선택으로 ‘모바일 사파리 Login Dialog’ 창을 띄어서 인증을 할 것이다. 이 외에도 ‘임베디드 WebView Login Dialog’ 창을 통하여서 개발 중인 앱을 빠져 나가지 않고 해당 앱에서 웹뷰 창을 띄어 줄 수 있는 대안도 있다.

만약 개발 중인 앱의 ‘.plist’ 파일에 ‘FacebookDiskplayName’ 설정을 추가하지 않았다면 로그인 과정은 다음 과정을 차례대로 시도하며 내려갈 것이다.

  1. iOS 6 Login Dialog
  2. Facebook App Web Login Dialog
  3. Mobile Safari Login Dialog

만약 ‘iOS 6 Login Dialog’를 건너뛰고 싶다면, FBSession 클래스 인스턴스의 openWithBehavior:completionHandler: 메서드에 FBSessionLoginBehavior 파라미터를 ‘FBSessionLoginBehaviorUseSystemAccountIfPresent’ 파라미터를 제외하고 다른 파라미터를 사용하면 된다.

 

  1. // Initialize a session object
  2. FBSession *session = [[FBSession alloc] init];
  3. // Set the active session
  4. [FBSession setActiveSession:session];
  5. // Open the session
  6. [session openWithBehavior:FBSessionLoginBehaviorWithNoFallbackToWebView
  7. completionHandler:^(FBSession *session, FBSessionState status, NSError *error){
  8.  
  9. // Respond to session state changes,
  10.  
  11. // ex: updating the view
  12. }];

위 코드를 사용했을 때 SDK의 로그인 플로우는 다음과 같을 것이다.

  1. Facebook App Native Login Dialog
  2. Facebook App Web Login Dialog
  3. Mobile Safari Login Dialog

 

구현

위에서 설명한 Login Dialog를 통한 인증 과정을 걸치기 위해서 실제적으로 적용해야하는 구현을 설명하겠다. 크게 두가지 방법으로 구현할 수 있을 것이다. FBSession 인스턴스를 사용하는 방법과 FBLoginView를 사용하는 방식이 있다. 먼저 인스턴스를 초기화와 동시에 적용하는 방법을 알아보자.

 

#1. FBLoginView를 사용하는 방법

  1. FBLoginView *loginView = [[FBLoginView alloc] init];
  2. loginView.readPermissions = @[@"basic_info"];
  3. [modalViewController.view addSubview:loginView];

위 코드는 FBLoginView를 초기화 하고 원하는 Permission을 설정한다음에 뷰단에 붙이는 작업이다. 위 코드를 적용하게 되면은 아래와 같은 ‘Login with Facebook’ 버튼이 자동으로 생길 것이다.

페이스북에서 제공하는 'FBLoginView'

페이스북에서 제공하는 ‘FBLoginView’

 

 

 

버튼을 누르게 되면 사용자의 상황에 맞는 Login flow가 실행되어 질것이다. 사용자가 가장 쉽게 적용할 수 있는 방법이라고 생각되어 진다. 코드상으로 addSubview:를 사용하여 적용할 수도 있고, 아니면 xib 파일에서 커스텀 버튼을 적용하는 방식으로도 사용이 가능하다.

 

#2. FBSession을 사용한 로그인

사용자는 FBLoginView에 상응하는 UI를 만들어주어야 한다. 페이스북 개발자 사이트에 나와있는 Tutorial에서 제안하는 방법으로 커스텀 “Login” 버튼의 핸들러에 다음과 같은 메서드를 적용해보자. Static 메서드를 통한 호출 방식과 인스턴스를 만들어 호출하는 방식 둘중에 아무구나 사용해도 무관하다.

* Static 메서드

  1. [FBSession openActiveSessionWithReadPermissions:@[@"basic_info", @"email"]
  2. allowLoginUI:YES
  3. completionHandler: ^(FBSession *session, FBSessionState state, NSError *error)
  4. {
  5. [self sessionStateChanged:session state:state error:error];
  6. }];

 

* FBSession 인스턴스 방식

  1. FBSession *session = [[FBSession alloc] init];
  2.  
  3. [FBSession setActiveSession:session];
  4. [session openWithBehavior:FBSessionLoginBehaviorWithNoFallbackToWebView
  5. completionHandler:^(FBSession *session, FBSessionState status, NSError *error)
  6.  
  7. {
  8. // Respond to session state changes
  9. // ex: updating the view
  10. }];

 

방식은 static method와 거의 흡사하다.

 

#3. 객체 초기화 후 Permission 받기

Facebook SDK는 사용자의 정보를 초기화할 때 요청할 수도 있고, 초기화 후 요청을 할 수도 있다. 초기화 후에 추가로 요청할 경우에는 위 코드와 같은 방식으로 요청을 하면된다.

  1. [FBSession.activeSession requestNewReadPermissions:@[@"user_likes"]
  2. completionHandler:^(FBSession *session, NSError *error)
  3. {
  4. // Handle new permissions callback
  5. }];

글 쓰기 Permission을 받기 위해서는 requestNewPublishPersmissions:defaultAudience:completionHandler 메서드를 통해 요청할 수 있다.

  1. [FBSession.activeSession requestNewPublishPermissions:@[@"publish_actions"]
  2. defaultAudience:FBSessionDefaultAudienceFriends
  3. completionHandler:^(FBSession *session, NSError *error)
  4. {
  5. // Handle new permissions callback
  6. }];

 

#4. 로그인 상태 체크하기

  1. if ([FBSession.activeSession isOpen])
  2. {
  3. // Session is open
  4. }
  5. else
  6. {
  7. // Session is closed
  8. }

 

#5. Access 토큰 받기

서비스나 앱의 특성에 따라 달라질 것이지만, 어떤 경우에는 서버에 Access 토큰을 저장해야 하는 경우가 있다. 이럴땐 다음과 같은 방법으로 토큰을 얻을 수 있다.

  1. NSString *accessToken = [[FBSession.activeSession accessTokenData] accessToken];

 

#6. 로그 아웃하기

로그 아웃하는 방법은 다음과 같다. 다음 코드를 사용하면 세션도 닫아주고 동시에 저장되어 있는 캐시도 지워준다.

  1. [FBSession.activeSession closeAndClearTokenInformation];

하지만 여러가지 이유로 캐시를 꼭 안지워 줄 때는 다음과 같이 close 메서드를 사용한다.

  1. [FBSession.activeSession close];

 

마치며..

Facebook SDK의 인증 부분을 분석하기 위해서 먼저 ‘관찰’이라는 방법을 통해 어떤 일을 하는지 알아 보았다. 이번 포스팅에서는 로그인에 관한 내용을 페이스북 개발자 문서에 설명한 순서대로 설명해보았다.

사용자가 처해있는 환경에 따라 알맞은 Dialog를 보여주는 SDK의 위력은 대단하다고 생각한다. 만약 SDK가 커버해주지 못한다면 앱 개발자들이 자신의 코드에서 대응해야 할 것인데 수고를 덜어줄 뿐만이 아니라 위대한 빙산의 일각을 보는 느낌이라고나 할까? 경의로움까지 느낀다. FBSession는 여러 상태를 가지고 있다.

다음 포스팅에서는 FBSession 객체의 ‘Status’ (상태)에 대해서 알아보자. 어떤 상태들이 있는지 알아보게 될 것이고, 어떤 상황에서 어떤 상태로 변화 되는지 알아보게 될 것이다.