42장 비동기 프로그래밍
🏀 동기처리와 싱글 스레드
자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있다. 이를 싱글 스레드 방식이라고 한다. 이는 자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖기 때문이다. 함수를 실행할 수 있는 창구가 단 하나이며, 동시에 2개 이상의 함수를 동시에 실행할 수 없다. 실행 컨텍스트 스택의 최상위 요소인 "실행 중인 실행 컨텍스트"를 제외한 모든 실행 컨텍스트는 모두 실행 대기 중인 태스크들이다. 대기 중인 태스크들은 현재 실행 중인 실행 컨택스트가 팝되어 실행 컨텍스트 스택에서 제거되면 비로소 실행되기 시작한다.
싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있기 때문에 처리 시간이 걸리는 태스크를 실행하는 경우 블로킹(작업 중단)이 발생할 수 있다. 구체적인 코드를 통해 살펴보자.
function sleep(func, delay){
const delayUntil = Date.now() + delay;
// 현재 시간에 delay를 더한 delayUntil이 현재 시간보다 작으면 계속 반복한다.
while(Date.now() < delayUntil);
// 일정 시간(delay)이 경과한 이후에 콜백 함수(func)를 호출한다.
func();
}
function foo(){
console.log('foo');
}
function bar(){
console.log('bar');
}
//sleep함수는 3초 이상 실행된다.
sleep(foo, 3*1000);
//bar함수는 sleep함수 실행 이후에 호출되기 때문에 3초 이상 블로킹이 된다.
bar();이처럼 현재 실행 중인 태스크가 종료될 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식을 동기 처리라고 한다. 동기 처리 방식은 태스크를 순서대로 하나씩 처리하므로 실행 순서가 보장된다는 장점을 갖지만, 위 예시처럼 이전의 태스크가 종료되기 전까지 이후의 태스크들이 블로킹 된다는 단점을 갖는다.
🏀 비동기 처리
동기 처리와 대비되는 개념인 비동기 처리에 대해서 알아보자. 비동기 처리란 현재 실행중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식이다.
이렇나 비동기 처리는 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하므로 블로킹이 발생하지 않는다는 장점이 있다. 하지만 태스크의 실행 순서가 보장되지 않는다는 단점도 있다.
그렇다면 비동기 처리는 언제 동작할까? 타이머 함수인 setTimeout, setInterval, HTTP 요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작한다. 그렇다면 싱글스레드인 자바스크립트에서 어떻게 비동기 처리가 가능할까? 이는 이벤트 루프와 태스크 큐와 관련이 있다.
🏀 이벤트 루프와 태스크 큐
자바스크립트는 기본적으로 싱글 스레드로 동작하기 때문에 한 번에 하나의 태스크만 처리할 수 있다. 하지만 브라우저가 동작하는 것을 보면, 많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다.
이벤트 루프가 자바스크립트의 이러한 동시성을 지원한다. 이벤트 루프는 브라우저에 내장되어 있는 기능 중의 하나이다. 이벤트 루프에 대해 알아보기 전에 자바스크립트 엔진을 먼저 살펴보자.
자바스크립트 엔진은 크게 콜스택과 힙이라는 두개의 영역으로 구분할 수 있다. 콜스택은 스택 자료구조인 실행 컨텍스트 스택을 의미한다. 힙은 객체가 저장되는 메모리 공간이다. 콜 스택의 요소인 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조하게 된다.
자바스크립트 엔진은 콜스택과 힙으로 구성되어 있기 때문에 태스크가 요청되면 콜스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 실행할 뿐이다. 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진이 아닌, 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.js가 담당한다. setTimeout함수를 예로 들면, 비동기 방식으로 동작하는 setTimeout의 콜백 함수의 평가와 실행은 자바스크립트 엔진이 담당하지만, 호출 스케줄링을 위한 타이머 설정과 콜백 함수의 등록은 브라우저 또는 Node.js가 담당한다는 이야기이다. 이를 위해 브라우저 환경은 태스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.
태스크 큐는 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역이다. 이벤트 루프는 콜스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복해서 확인하는 역할을 한다. 그리고 콜스택이 비어 있고, 태스크 큐에 대기중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킨다.
결론적으로 자바스크립트는 싱글 스레드 방식으로 동작한다. 하지만 모든 자바스크립트 코드가 자바스크립트 엔진에서 싱글 스레드 방식으로 동작한다면 자바스크립트는 비동기로 동작할 수 없다. 즉, 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작한다.
참고 : 모던 자바스크립트 Deep Dive
