모던 자바스크립트 38장. 브라우저의 렌더링 과정

ANN·2026년 1월 26일

모던잡스

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자바스크립트는 웹 브라우저 외에서
서버 사이드 애플리케이션 개발에서도 사용할 수 있는 범용 개발 언어

그러나 아직까지도 자바스크립트가 가장 많이 사용되는 분야는
웹 브라우저에서 동작하는 웹 페이지/애플리케이션의 클라이언트 사이드임

대부분의 프로그래밍 언어는 운영체제나 가상 머신 위에서 실행되지만,
웹 애플리케이션의 클라이언트 사이드 자바스크립트는 브라우저에서 HTML, CSS와 함께 실행
따라서, 브라우저 환경을 고려할 때 더 효율적인 클라이언트 사이드 자바스크립트 프로그래밍이 가능

📝 파싱(parsing)
프로그래밍 언어의 문법에 맞게 작성된 텍스트 문서를 읽어 들여 실행하기 위해,
텍스트 문서의 문자열을 토큰으로 분해(어휘 분석)하고,
토큰에 문법적 의미와 구조를 반영하여, 트리 구조의 자료구조인 파스 트리(parse tree)를 생성하는 일련의 과정
일반적으로 파싱이 완료된 후에는 파스 트리를 기반으로 중간 언어인 바이트 코드를 생성하고 실행

📝 렌더링(rendering)
HTML, CSS, 자바스크립트로 작성된 문서를 파싱하여 브라우저에 시각적으로 출력하는 것

브라우저의 렌더링 과정

브라우저는 HTML, CSS, 자바스크립트, 이미지, 폰트 파일 등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답을 받음
브라우저의 렌더링 엔진은 서버로부터 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성
이들을 결합하여 렌더 트리 생성
브라우저의 자바스크립트 엔진은 서버로부터 응담된 자바스크립트를 파싱하여 AST 생성,
바이트코드로 변환하여 실행
자바스크립트는 DOM API를 통해 DOM이나 CSSOM을 변경 가능
변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합
렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)을 계산하고,
브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅

📌 요청과 응답

브라우저의 핵심 기능은
필요한 리소스(HTML, CSS, 자바스크립트, 이미지, 폰트 등의 정적 파일 또는 서버가 동적으로 생성한 데이터)를
서버에 요청하고,
서버로부터 응답 받아 브라우저에 시각적으로 렌더링하는 것

서버에 요청을 전송하기 위해 브라우저는 주소창을 제공
이 브라우저 주소창에 URL을 입력하고, 엔터 키를 누르면, URL의 호스트 이름이 DNS를 통해 IP주소로 변환되고, 이 IP 주소를 갖는 서버에게 요청을 전송함

예를 들어,
브라우저의 주소창에 https://annmmww.com을 입력하고, 엔터 키를 누르면
루트 요청(/, 스킴과 호스트만으로 구성된 URI에 의한 요청)이 annmmww.com 서버로 전송

루트 요청에는 명확히 리소스를 요청하는 내용이 없지만,
일반적으로 서버는 루트 요청에 대해 암묵적으로 index.html을 응답하도록 기본 설정
➡️ 즉, https://annmmww.com은 https://annmmww.com/index.html과 같은 요청

따라서 서버는 루트 요청에 대해,
서버의 루트 폴더에 존재하는 정적 파일 index.html을 클라이언트(브라우저)로 응답

index.html이 아닌 다른 정적 파일을 서버에 요청하려면,
브라우저의 주소창에 https://annmmww/assets/data/data.json과 같이
요청할 정적 파일의 경로(서버의 루트 폴더 기준)와 파일 이름을,
URI의 호스트 뒤에 path에 기술하여 서버에 요청
➡️ 서버는 루트 폴더의 assets/data 폴더 내에 있는 정적 파일 data.json을 응답

반드시 브라우저의 주소창을 통해 서버에게 정적 파일만 요청할 수 있는 건 아님
자바스크립트를 통해 동적으로 서버에 정적/동적 데이터를 요청 가능

요청과 응답은 개발자 도구의 Network에서 확인 가능

위 그림을 보면 CSS, js파일, 이미지, 폰트 등등까지도 확인 가능

요청하지 않은 리소스인데?
브라우저의 렌더링 엔진이 HTML(index.html)을 파싱하는 도중에 외부 리소스를 로드하는 태그, 즉 CSS 파일을 로드하는 link 태그, 이미지 파일을 로드하는 img 태그, 자바스크립트를 로드하는 script태그 등을 만나면, HTML의 파싱을 일시 중단하고, 해당 리소스 파일을 서버로 요청하기 때문

📌 HTTP 1.1과 HTTP 2.0

HTTP는 웹에서 브라우저와 서버가 통신하기 위한 프로토콜(규약)

HTTP 1.1

HTTP/1.1은 기본적으로 커넥션당 하나의 요청과 응답만 처리
즉, 여러 개의 요청을 한 번에 전송할 수 없고, 응답 또한 불가

따라서 HTML 문서 내에 포함된 여러 개의 리소스 요청, 즉 CSS 파일을 로드하는 link 태그, 이미지 파일을 로드하는 img 태그, 자바스크립트를 로드하는 script 태그 등에 의한 리소스 요청이 개별적으로 전송되고 응답 또한 개별적으로 전송

이처럼 리소스의 동시 전송이 불가하여,
요청할 리소스 개수에 비례하여 응답 시간도 증가

HTTP 2.0

커넥션당 여러 개의 요청과 응답,
즉 다중 요청/응답이 가능

따라서 여러 리소스의 동시 전송이 가능하므로,
HTTP/1.1에 비해 페이지 로드 속도가 약 50% 정도 빠르다고 알려져 있음

📌 HTML 파싱과 DOM 생성

브라우저의 요청에 의해 서버가 응답한 HTML 문서는 문자열로 이루어진 순수한 텍스트임
순수한 텍스트인 HTML 문서를 브라우저에 시각적인 픽셀로 렌더링하려면,
HTML 문서를 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조(객체)로 변환하여 메모리에 저장해야 함

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
  </head>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
    <script src="app.js"></script>
  </body>
</html>

브라우저의 렌더링 엔진은 위 응답받은 HTML 문서를 파싱하여,
브라우저가 이해할 수 있는 자료구조인 DOM을 생성

📌 CSS 파싱과 CSSOM 생성

렌더링 엔진은 HTML을 처음부터 한 줄씩 순차적으로 파싱하여,
DOM을 생성해 나감

이처럼 렌더링 엔진은 DOM을 생성해 나가다가 CSS를 로드하는 link 태그나 style 태그를 만나면,
DOM 생성을 일시 중단

link 태그의 href 어트리뷰트에 지정된 CSS 파일을 서버에 요청하여
로드한 CSS 파일이나 style 태그 내의 CSS를 HTML과 동일한 파싱 과정을 거치며 해석하여,
(파싱 과정: 바이트 -> 문자 -> 토큰 -> 노드 -> CSSOM)
CSSOM을 생성

이후 CSS 파싱을 완료하면,
HTML 파싱이 중단된 지점부터 다시 HTML을 파싱하여 DOM 생성 재개

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
  </head>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
    <script src="app.js"></script>
  </body>
</html>

위 index.html에는 CSS파일을 로드하는 link 태그가 있음
렌더링 엔진은 meta 태그까지 HTML을 순차적으로 해석한 다음,
link 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단하고,
link 태그의 href 어트리뷰트에 지정된 CSS 파일을 서버에 요청하게 됨

CSS 파일이 응답되면,
CSSOM을 생성하는 것임

📌 렌더 트리 생성

렌더링 엔진은 서버로부터 응담된 HTML과 CSS를 파싱하여 각각 DOM과 CSSOM 생성
그리고 DOM과 CSSOM은 렌더링을 위해 렌더 트리로 결합

렌더 트리는 렌더링을 위한 트리 구조의 자료구조
따라서, 브라우저 화면에 렌더링되지 않는 노드(meta 태그, script 태그 등)와,
CSS에 의해 비표시(display: none)되는 노드는 포함하지 않음
다시 말해, 렌더 트리는 브라우저 화면에 렌더링 되는 노드만으로 구성됨

이후 완성된 렌더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)을 계산하는 데 사용되며
브라우저 화면에 픽셀을 렌더링하는 페인팅 처리에 입력

위 브라우저의 렌더링 과정은 반복해서 실행 가능
예를 들어 아래와 같은 경우 반복해서 레이아웃 계산과 페인팅이 재차 실행됨

자바스크립트에 의한 노드 추가 또는 삭제
브라우저 창의 리사이징에 의한 뷰포트 크기 변경
HTML 요소의 레이아웃(위치, 크기)에 변경을 발생시키는
width/height, margin, padding, border, display, position, top/right/bottom/left 등의 스타일 변경

레이아웃 계산과 페인팅을 다시 실행하는 리렌더링은 이용이 많이 드는, 즉 성능에 악영향을 주는 작업임
따라서 가급적 리렌더링이 빈번하게 발생하지 않도록 주의 필요

📌 자바스크립트 파싱과 실행

HTML 문서를 파싱한 결과물로서 생성된 DOM은 HTML 문서의 구조와 정보뿐만 아니라,
HTML 요소와 스타일 등을 변경할 수 있는 프로그래밍 인터페이스로서 DOM API 제공

즉, 자바스크립트 코드에서 DOM API를 사용하면,
이미 생성된 DOM을 동적으로 조작 가능

CSS 파싱 과정과 마찬가지로 렌더링 엔진은 HTML을 한 줄씩 순차적으로 파싱하며 DOM을 생성하다가,
자바스크립트 파일을 로드하는 scipt 태그나,
자바스크립트 코드를 콘텐츠로 담은 script 태그를 만나면
DOM 생성을 일시 중단

script 태그의 scr 어트리뷰트에 정의된 자바스크립트 파일을 서버에 요청하여,
로드한 자바스크립트 파일이나 scipt 태그 내의 자바스크립트 코드를 파싱하기 위해
자바스크립트 엔진에 제어권을 넘김

이후 자바스크립트 파싱과 실행이 종료되면,
렌더링 엔진으로 다시 제어권을 넘겨
HTML 파싱이 중단된 지점부터 다시 HTML 파싱을 시작하여, DOM 생성 재개

자바스크립트 파싱과 실행은 브라우저의 렌더링 엔진이 아닌 자바스크립트 엔진이 처리
자바스크립트 엔진은 자바스크립트 코드를 파싱하여,
CPU가 이해할 수 있는 저수준 언어로 변환하고 실행하는 역할

자바스크립트 엔진의 예시

구글크롬과 Node.js의 V8
파이어폭스의 SpiderMonkey
사파리의 JavaScriptCore 등

모든 자바스크립트 엔진은 ECMAScript 사양 준수

렌더링 엔진으로부터 제어권을 넘겨받은 자바스크립트 엔진은 자바스크립트 코드 파싱
렌더링 엔진이 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성하듯
자바스크립트 엔진은 자바스ㅡ립트를 해석하여 AST(Abstract Syntax Tree, 추상적 구문 트리) 생성

AST를 기반으로 인터프리터가 실행할 수 있는 중간코드인 바이트코드를 생성하여 실행

토크나이징(Tokenizing)

단순한 문자열인 자바스크립트 소스코드를 어휘 분석하여
문법적 의미를 갖는 코드의 최소 단위인 토큰으로 분해

파싱(Parsing)

토큰들의 집합을 구문 분석하여 AST 생성
AST는 토큰에 문법적 의미와 구조를 반영한 트리 구조의 자료 구조

AST를 사용하면 TypeScript, Babel, Prettier 같은 트랜스파일러를 구현 가능

바이트코드 생성과 실행

파싱의 결과물로서 생성된 AST는 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트 코드로 변환되고,
인터프리터에 의해 실행됨

V8 엔진의 경우
자주 사용되는 코드는 터보팬이라 불리는 컴파일러에 의해
최적화된 머신 코드로 컴파일되어 성능을 최적화

코드의 사용 빈도가 적어지면 다시 디옵티마이징되기도...

📌 리플로우와 리페인트

만약 자바스크립트 코드에 DOM이나 CSSOM을 변경하는 DOM API가 사용된 경우
DOM이나 CSSOM이 변경됨

변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합되고
변경된 렌더 트리를 기반으로 레이아웃과 페인트 과정을 거쳐 브라우저 화면에 다시 렌더링

➡️ 이를 리플로우, 리페인트라고 함

리플로우
레이아웃 계산을 다시 하는 것
노드 추가/삭제, 요소의 크기/위치 변경, 윈도우 리사이징 등 레이아웃에 영향을 주는 변경이 발생한 경우에 한하여 실행

리페인트
재결합된 렌더 트리를 기반으로 다시 페인트하는 것

리플로우와 리페인트가 반드시 순차적으로 동시에 실행되는 것은 아님
레이아웃에 영향이 없는 변경은 리플로우 없이 리페인트만 실행

📌 자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단

렌더링 엔진과 자바스크립트 엔진은 병렬적으로 파싱을 실행하지 않고,
직렬적으로 파싱을 수행

브라우저는 동기적으로,
위에서 아래 방향으로 순차적으로 HTML, CSS, 자바스크립트를 파싱하고 실행

script 태그의 위치에 따라 HTML 파싱이 블로킹되어 DOM 생성이 지연될 수 있음

만약 DOM을 변경하는 DOM API를 사용할 때
DOM의 생성이 완료되지 않은 상태면 문제가 발생할 수 있음

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
    <script>
      /*
      DOM API인 document.getElementById는 DOM에서 id가 'apple'인 HTML 요소를 취득
      아래 DOM API가 실행되는 시점에는 아직 id가 'apple'인 HTML 요소를 파싱하지 않았기 때문에
      DOM에는 id가 'apple'인 HTML 요소가 포함되어 있지 않음
      따라서 아래 코드는 정상적으로 id가 'apple'인 HTML 요소를 취득하지 못함
      */
      const $apple = document.getElementById('apple');
      
      // id가 'apple'인 HTML 요소의 CSS color 프로퍼티 값을 변경
      // 이때 DOM에는 id가 'apple'인 HTML 요소가 포함되어 있지 않기 때문에 에러가 발생
      $apple.style.color = 'red'; // TypeError
    </script>
  </head>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
  </body>
</html>

따라서 위 예제는 제대로 동작하지 않음

따라서 body 요소 아래에 자바스크립트를 위치시키는 것이 좋음

DOM이 완성되지 않은 상태에서 자바스크립트가 DOM을 조작하면 에러 발생할 수 있음
자바스크립트 로딩/파싱/실행으로 인해
HTML 요소들의 렌더링에 지장받는 일이 발생하지 않아 페이지 로딩 시간이 단축됨

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
  </head>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
    <script>
      /*
      DOM API인 document.getElementById는 DOM에서 id가 'apple'인 HTML 요소를 취득
      아래 코드가 실행되는 시점에는 id가 'apple'인 HTML 요소의 파싱이 완료되어 DOM 요소에 포함
      ➡️ 정상적으로 동작
      */
      const $apple = document.getElementById('apple');
      
      // apple 요소의 css color 프로퍼티 값을 변경
      $apple.style.color = 'red';
    </script>
  </body>
</html>

자바스크립트가 실행될 시점에는 이미 렌더링 엔진이 HTML요소를 모두 파싱하여 DOM 생성을 완료한 이후
➡️ DOM이 완성되지 않은 상태
따라서 자바스크립트가 DOM을 조작하는 에러가 발생할 우려가 없음

또한 자바스크립트가 실행되기 전에 DOM 생성이 완료되어 렌더링되므로 페이지 로딩 시간이 단축되기도 함

📌 script 태그의 async/defer 어트리뷰트

자바스크립트 파싱에 의한 DOM 생성이 중단되는 문제를 근본적으로 해결하기 위해
HTML5부터, script 태그에 async와 defer 어트리뷰트가 추가됨

async와 defer 어트리뷰트는 다음과 같이 src 어트리뷰트를 통해
외부 자바스크립트 파일을 로드하는 경우에만 사용 가능
즉 src 어트리뷰트가 없는 인라인 자바스크립트에는 사용할 수 없음

<script async src="extern.js"></script>
<script defer src="extern.js"></script>

async와 defer 어트리뷰트를 사용하면
HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행
하지만 자바스크립트 실행 시점에 차이가 존재

async 어트리뷰트

HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행됨
단, 자바스크립트의 파싱과 실행은 자바스크립트 파일의 로드가 완료된 직후 진행됨
이때 HTML 파싱이 중단됨

여러 개의 script 태그에 async 어트리뷰트를 지정하면,
script 태그의 순서와는 상관없이 로드가 완료된 자바스크립트가 먼저 실행되어
순서가 보장되지 않음
따라서, 순서 보장이 필요한 script 태그에는 async 어트리뷰트를 지정하지 않아야 함

defer 어트리뷰트

async 어트리뷰트와 마찬가지로 HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적으로 동시에 진행
단 자바스크립트의 파싱과 실행은 HTML 파싱이 완료된 직후,
즉 DOM 생성이 완료된 직후 진행

따라서 DOM 생성이 완료된 이후 실행되어야 할 자바스크립트에 유용

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