비동기

실행 컨텍스트에서 함수를 호출하면 함수 코드가 평가되어 함수 실행 컨텍스트가 생성이 된다. 그리고 함수 실행 컨텍스트는 실행컨텍스트 스택에 푸시되고 함수 코드가 실행된다. 그리고 종료하면 스택에서 제거된다. 이게 동기적으로 할 수 밖에 없다. 자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖고 있기 때문에 싱글 스레드 방식으로 동작한다. 즉 만약 타이머나 이벤트 발생할때 동기적으로 만들면 블로킹이 발생 한다.

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

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

// 타이머 함수 setTimeout은 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수 foo를 호출한다.
// 타이머 함수 setTimeout은 bar 함수를 블로킹하지 않는다.
setTimeout(foo, 3 * 1000);
bar();
// bar 호출 -> (3초 경과 후) foo 호출

이렇게 일정시간이 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(타이머함수인 setTimeout,setInterval,HTTP요청, 이벤트 핸들러)는 비동기 처리 방식으로 동작한다. 이 비동기 처리는 이벤트 루프와 태스크 큐과 깊은 관계가 있다.

이벤트 루프와 태스크 큐

자바스크립트 특징 중 하나가 싱글 스레드로 동작한다는 것이다. 싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 처리할 수 있다는 것을 의미한다. 하지만 브라우저가 동작하는 것을 살펴보면 많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다.

에를들어 HTTP요청을 통해 서버로 부터 데이터를 가지고 오면서 렌더링 하기도 한다. 이처럼 동시성을 지원하는 것이 이벤트 루프다.

자바스크립트 엔진은 2개의 영역으로 구분할 수 있다. 힙 영역과 콜 스택 영역이다.

힙 영역은 동적 메모리 공간이다. 즉 객체가 저장되는 메모리 공간이다.
콜 스택은 실행컨텍스트에서 살펴본 바와 같이 소스코드 평가되는 과정에서 생성된 실행 컨텍스트가 추가되고 제거되는 스택 자료구조인 실행 컨텍스트 스택이 바로 콜 스택이다.

자바스크립트 엔진은 단순히 태스크가 요청되면 콜 스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 실행할 뿐이다.

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

태스크 큐는 비동기 함수의 콜백함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역이다. 즉 이벤트 루프가 이 태스크 큐랑 실행 컨텍스트 스택을 계속 체크해서 콜 스택이 비어 있으면 태스크 큐에 대기 중인 함수가 순차적으로 콜 스택으로 이동 시킨다.

이때 setTimeout에 1000ms 즉 1초를 걸어두었다고 딱 1초에 호출 하지 않는다. 약 1.04초의 시간이 걸리는데 이것은 이벤트 루프가 시간을 제는거고 타이머가 만료되면 태스크 큐에 푸시를 하고 0.45초의 시간은 태스크 큐에 푸시되어 대기하게 되지만 콜 스택이 비어야 호출되므로 약간의 시간차가 발생할 수 있기 때문이다.

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

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

setTimeout(foo, 0); // 0초(실제는 4ms) 후에 foo 함수가 호출된다.
bar();

이걸 보면 딜레이를 0으로 설정해서 foo bar 이렇게 예상하지만 전역 실행 컨텍스트가 종료되면 setTimeout이 호출된다. 그래서 순서는 bar foo이런 순으로 간다.