자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 작업만 실행할 수 있는 싱글 스레드(Single Thread) 방식으로 동작한다.
싱글 스레드 방식에서는 처리 시간이 오래 걸리는 작업을 실행할 때 블로킹(Blocking, 작업 중단)이 발생한다.
현재 실행 중인 작업이 종료될 때까지 다음 작업이 대기하는 방식을 동기(synchronous) 처리라고 하고, 현재 작업이 끝나지 않아도 다음 작업을 즉시 실행하는 방식을 비동기(asynchronous) 처리라고 한다.
1. 동기 처리와 비동기 처리
1) 동기 처리 (synchronous)
작업들이 순차적으로 실행되는 방식
하나의 작업이 끝나야 다음 작업이 실행되므로 코드가 작성된 순서대로 동작한다. 즉, 작업의 실행 순서가 보장된다.
하지만 앞선 작업이 종료될 때까지 이후 작업들이 블로킹되는 단점이 있다.
console.log("작업 1 시작");
console.log("작업 2 시작");
// 출력 :
// 작업 1 시작
// 작업 2 시작2) 비동기 처리 (asynchronous)
작업의 완료 여부와 관계없이 다음 작업을 실행하는 방식
현재 실행 중인 작업이 끝나지 않아도 다음 작업을 곧바로 실행하므로 블로킹이 발생하지 않는다.
하지만 작업의 실행 순서가 보장되지 않는다.
주로 파일 읽기, HTTP 요청 등 시간이 오래 걸리는 작업을 처리하는 데 사용한다.
console.log("작업 1 시작");
setTimeout(() => {
console.log("비동기 작업 완료");
}, 1000);
console.log("작업 2 시작");
// 출력 :
// 작업 1 시작
// 작업 2 시작
// 비동기 작업 완료2. 이벤트 루프와 태스크 큐
1) 이벤트 루프 (Event Loop)
자바스크립트의 비동기 처리 결과를 관리하는 매커니즘
이벤트 루프의 주요 역할은 콜 스택이 비어 있을 때 태스크 큐에서 작업을 가져와 실행하는 것이다.
- 이벤트 루프는 콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기 중인 함수(콜백 함수, 이벤트 핸들러 등)가 있는지 반복해서 확인한다.
- 만약 콜 스택이 비어 있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적(FIFO, First In First Out)으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킨다.
- 이때 콜 스택으로 이동한 함수는 실행된다. 즉, 태스크 큐에 일시 보관된 함수들은 비동기 처리 방식으로 동작한다.
2) 태스크 큐 (Task Queue)
비동기 작업의 콜백 함수들이 대기하는 공간
setTimeOut이나 setInterval과 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역이다.
콜백 함수는 실행 조건이 충족되면 태스크 큐로 이동하고, 이벤트 루프가 이들을 순차적으로 실행한다.
태스크 큐와는 별도로 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시적으로 보관되는 마이크로태스크 큐도 존재한다.
중간 정리
1. 콜 스택 : 함수 호출이 쌓이는 공간
2. 태스크 큐 : 비동기 작업 콜백이 대기하는 공간
3. 이벤트 루프 : 콜 스택이 비면 태스크 큐에서 작업을 가져와 실행
아래 사이트를 통해 자바스크립트의 콜 스택과 이벤트 루프, 태스크 큐가 어떻게 상호작용하는지 시뮬레이션해볼 수 있다.
latentflip
마무리
- 동기 처리는 직관적이지만, 작업 대기 시간이 길어지면 비효율적이다.
- 비동기 처리는 효율적이지만, 코드 복잡도가 증가한다.
- 이벤트 루프와 태스크 큐는 비동기 처리를 가능하게 하는 핵심 메커니즘이다.
