42장 비동기 프로그래밍

42.1 동기 처리와 비동기 처리

  함수를 호출하면 함수 코드가 평가되어 함수 실행 컨텍스트가 생성된다. 이때 생성된 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택(콜 스택)에 푸시되고 함수코드가 실행된다. 함수 코드의 실행이 종료하면 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거된다. 

2022.07.20 - [언어 공부 및 정리/자바스크립트[모던자바스크립트]] - 23장 실행 컨텍스트

23장 실행 컨텍스트

자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖는다. 이는 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있다는 뜻이고, 다시 말해 자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 싱글 스레드 방식으로 동작한다. 싱글 스레드 방식은 하나의 태스크만 실행할 수 있기 때문에 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행하는 경우 블로킹(작업 중단)이 발생한다.

// sleep 함수는 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수(func)를 호출한다.
function sleep(func, delay){
    const delayUntil = Date.now() + delay;
    while (Date.now() < delayUntil);
    func(); 
}

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

function bar(){
    console.log('bar');
}
//sleep 함수는 3초 이상 실행된다.
sleep(foo, 3 * 1000);
//bar 함수는 sleep 함수의 실행이 종료된 이후에 호출되므로 3초 이상 블로킹된다.
bar();
//(3초 경과 후) foo 호출 -> bar 호출

  위 코드 처럼 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식을 동기 처리라고 한다. 동기 처리 방식은 태스크를 순서대로 하나씩 처리하므로 실행 순서가 보장된다는 장점이 있지만 앞선 태스크가 종료할 때까지 이후 태스크들이 블로킹되는 단점이 있다.

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

function bar(){
    console.log('bar');
}
// 타이머 함수 setTimeout은 bar 함수를 블로킹하지 않는다.
setTimeout(foo, 3 * 1000);
bar();
// bar 함수 호출 -> 3초 경과 후 foo 함수 호출

  setTimeout 함수는 sleep 함수와 유사하게 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수를 호출하지만 setTimeout 함수 이후의 태스크를 블로킹하지 않고 곧바로 실행한다. 이처럼 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식을 비동기 처리라고 한다. 비동기 처리 방식은 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하므로 블로킹이 발생하지 않는다는 장점이 있지만, 태스크의 실행 순서가 보장되지 않는 단점이 있다. 비동기 처리를 수행하는 비동기 함수는 전통적으로 콜백 패턴을 사용한다. 하지만 비동기 처리를 위한 콜백 패턴은 콜백 헬을 발생시켜 가독성을 나쁘게 만들고, 비동기 처리 중 발생한 에러의 예외 처리가 곤란하며, 여러 개의 비동기 처리를 한 번에 처리하는 데도 한계가 있다. 

 

  타이머 함수인 setTimeout과 setInterval, HTTP요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작한다. 비동기 처리는 이벤트 루프와 태스크 큐와 깊은 관계가 있다.

 

42.2 이벤트 루프와 태스크 큐

  자바스크립트의 특징 중 하나는 싱글 스레드로 동작한다는 것이다. 하지만 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. 

 

  자바스크립트 엔진은 크게  콜 스택(실행 컨텍스트)와 힙(객체가 저장되는 메모리 공간)으로 구성된다. 자바스크립트 엔진은 단순히 태스크가 요청되면 콜 스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 실행할 뿐이다. 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저나 Node.js에서 담당한다. 

 

예를 들어, 비동기 방식으로 동작하는 setTImeout의 콜백 함수의 평가와 실행은 자바스크립트 엔진이 담당하지만 호출 스케줄링을 위한 타이머 설정과 콜백 함수의 등록은 브라우저 또는 Node.js가 담당한다. 이를 위해 브라우저 환경은 태스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.

 

1. 태스크 큐

setTimeout이나 setInterval과 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역

 

2.이벤트 루프

콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복해서 확인하고 콜 스택이 비어 있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킨다. 즉, 태스크 큐에 일시 보관된 함수들은 비동기 처리 방식으로 동작한다.

 

주의해야 할 것은 싱글 스레드 방식으로 동작하는 것은 브라우저가 아니라 브라우저에 내장된 자바스크르비트 엔진이라는 것에 주의해야 한다. 만약 모든 자바스크립트 코드가 자바 스크립트 엔진에서 싱글 스레드 방식으로 동작한다면 자바스크립트는 비동기로 동작할 수 없다.  즉, 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작하기 때문에 비동기 처리가 가능한 것이다.