모던 자바스크립트 Deep Dive / 42장 비동기 프로그래밍

함수를 호출하면 함수 코드가 평가되어 함수 실행 컨텍스트가 생성되어 실행 컨텍스트 스택

(콜 스택)에 푸시되고 함수 코드가 실행된다. 실행이 종료하면 콜 스택에서 팝되어 제거된다.

여기서 콜 스택에 함수 실행 컨텍스트가 푸시되는 것은 바로 함수 실행의 시작을 의미한다.

 

자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트를 갖기에 콜스택의 최상위 요소인

"실행 중인 실행 컨텍스트"를 제외한 모든 실행 컨텍스트는 모두 실행 대기 중인 태스크 들이다.

 

이처럼 자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 싱글 스레드 방식으로

동작한다. 싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있기에 처리에 시간이 걸리는

태스크를 실행하는 경우 블로킹(작업 중단)이 발생한다.

function sleep(func, delay) {
  const delayUntill = Date.now() + delay;

  while (Date.now() < delayUntill);

  func();
}

function foo() {
  console.log("foo");
}

function bar() {
  console.log("bar");
}

sleep(foo, 3000);
bar(); // 3초 이상 블로킹 후 실행

 

위처럼 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식을 동기 처리라고

한다. 동기 처리 방식은 실행 순서가 보장되지만 태스크들이 블로킹되는 단점이 있다.

 

위의 예제를 setTimeout을 사용해 수정해보자.

function foo() {
  console.log("foo");
}

function bar() {
  console.log("bar");
}

setTimeout(foo, 3000);
bar(); // bar() 실행 후 3초 뒤 foo() 실행

 

sleep 함수와 다르게 setTimeout 함수는 이후의 태스크를 블로킹하지 않고 곧바로 실행한다.

이처럼 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식을

비동기 aysnchronous 처리 라고 한다. 비동기 처리 방식은 블로킹이 발생하지 않지만 태스크의

실행 순서가 보장되지 않는 단점이 있다.

 

타이머 함수인 setTimeout, setInterval, HTTP 요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로

동작한다. 비동기 처리는 이벤트 루프와 태스크 큐와 깊은 관계가 있다.

 

이벤트 루프와 태스크 큐

자바스크립트는 싱글 스레드지만, 브라우저가 동작하는 것을 살펴보면 많은 태스크가 동시에

처리되는 것처럼 느껴진다. 이처럼 자바스크립트의 동시성을 지원하는 것이 바로 이벤트 루프다.

이벤트 루프는 브라우저에 내장되어 있는 기능 중 하나다.

V8 자바스크립트 엔진을 비롯한 대부분의 자바스크립트 엔진은 크게 실행 컨텍스트 스택인

콜스택과 힙 heap 이 2개의 영역으로 구분한다.

 

힙 heap

객체가 저장되는 메모리 공간이다. 콜 스택의 요소인 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를

참조한다. 객체는 원시 값과 달리 메모리 공간의 크기를 런타임에 결정해야 한다.

따라서 힙은 구조화 되어 있지 않다는 특징이 있다.

 

이처럼 콜스택과 힙으로 구성되어 있는 자바스크립트 엔진은 태스크가 요청되면 콜 스택을

통해 요청된 작업을 순차적으로 실행할 뿐이다. 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을

제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.Js가 담당한다.

이를 위해 브라우저 환경은 태스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.

 

태스크 큐 task/event/callback queue

비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역

 

이벤트 루프 event loop

콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있는지

반복해서 확인한다. 만약 콜스택이 비어 있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트

루프는 순차적으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킨다. 이때 콜 스택으로

이동한 함수는 실행된다. 즉, 태스크 큐에 일시 보관된 함수들은 비동기 처리 방식으로 동작한다.

 

이를 종합해 다시 위의 setTimeout()의 예제를 살펴보자면,

setTimeout()이 콜 스택에 등록되어 타이머 설정만 한 뒤 제거된다. 타이머 설정은 Web API가

담당하고 타이머가 만료되면 foo 함수를 태스크 큐에 보낸다. 전역 코드 및 함수가 모두 종료하면

태스크 큐에 있던 foo 함수가 콜 스택에 푸시되어 실행된다.

 

자바스크립트는 싱글 스레드 방식으로 동작하는데, 이는 브라우저가 아닌 브라우저에 내장된

자바스크립트 엔진이라는 점을 주의하자. 브라우저는 멀티 스레드로 동작한다.

 

setTimeout()은 최소한의 지연 시간만을 보장하며, 타이머가 만료되어도 콜 스택이 바쁘다면

설정시간보다 늦게 실행될 수 있다.