비동기 프로그래밍
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 함수 코드가 실행된다. 함수 코드의 실행이 종료하면 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트에서 팝되어 제거 된다.
const foo = () => {}
const bar = () => {}
foo()
bar()
함수가 실행되려면 "코드 평가 과정"에서 생성딘 함수 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬가 되어야 한다.
함수가 호출된 순서대로 순차적으로 실행되는 이유는 함수가 호출된 순서대로 함수 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에 푸시되기 때문이다.
자바스크립트 엔징는 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖는다. 이는 2개의 함수를 동시에 실행할 수 없다는 것을 의미한다. 실행 컨택스트 스택의 푀상위 요소인 "실행 중인 실행 컨텍스트"를 제외한 모든 실행 컨텍스트는 모두 실행 대기중인 태스크들이다.
즉 현재 실행중인 함수가 종료하면 비로소 실행되기 시작한다.
이처럼 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드 방식으로 동작한다.
싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있기 때문에 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행하는 경우 블로킹(작업 중단)이 발생한다.
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(foo, 3 * 1000);
bar()sleep 함수는 3초 후에 foo 함수를 호출한다. 이때 bar 함수는 sleep 함수 실행이 종료된 후에 호출되므로 3초 이상 호출되지 못하고 블로킹된다. 이처럼 현재 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식을 동기처리라고 한다. 동기 처리 방식은 태스크를 순서대로 하나씩 처리하므로 실행 순서가 보장되지만 블로킹되는 단점이 있다.
function foo() {
console.log('foo')
}
function bar() {
console.log('bar');
}
setTimeout(foo, 3 * 1000);
bar();setTimeout 함수는 앞서 sleep 함수와 유사하게 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수를 호출하지만 setTimeout 함수 이후의 태스크를 블로킹 하지 않고 곧바로 실행한다. 이러한 방식을 비동기처리라고 한다.
setTimeout 함수는 앞서 sleep 함수와 유사하게 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수를 호출하지만 setTimeout 함수 이후의 태스크를 블로킹 하지 않고 곧바로 실행한다. 이러한 방식을 비동기 처리라고 한다.
동기 처리 방식은 태스크를 순서대로 하나씩 처리하므로 실행 순서가 보장된다는 장점이 있지만 블로킹 되는 단점이 잇었다. 비동기 처리 방식은 블로킹이 발생하지 않는다는 장점이 있지만, 태스크의 실행 순서가 보장되지 않는 단점이 있다.
타이머 함수인 setTimeout, setInterval, HTTP 요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작한다.
이벤트 루프와 태스크 큐
자바스크립트 특징 중 하나는 싱글 스레드로 동작하는 것인데, 브라우저가 동작하는 것을 보면 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다. 예를 들어, HTML 요소가 애니메이션 효과를 통해 움직이면서 이벤트를 처리하기도 하고, HTTP 요청을 통해 서버로부터 데이터를 가지고 오면서 렌더링하기도 한다. 이처럼 자바스크립트의 동시성을 지원하는 것이 바로 이벤트 루프다.
이벤트 루프는 브라우저에 내장이 되어 있는 기능이다.
콜 스택과 힙으로 구성되어 있는 자바스크립트 엔진은 단순히 태스크가 요청되면 콜 스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 실행할 뿐이다. 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구성하는 환경인 브라우저 또는 Node.js가 담당한다.
ex) 비동기 방식으로 동작하는 setTimeout의 콜백 함수의 평가와 실행은 자바스크립트 엔진이 담당하지만 호출 스케줄링을 위한 타이머 설정과 콜백 함수 등록은 브라우저 또는 Node.js가 담당한다. 이를 위해 브라우저는 태스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.
function foo() {
console.log('foo')
}
function bar() {
console.log('bar')
}
setTimeout(foo, 0); // 실제는 4ms
bar();위 예제의 실행 순서는 다음과 같다.
1. 전역 코드가 평가되어 전형 실행 컨텍스트가 생성되고 콜 스택에 푸시된다.
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전역 코드가 실행되기 시작하여 setTimeout 함수가 호출된다. setTimeout 함수의 함수 실행 컨텍스트가 생성되고 콜 스택에 푸시되어 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다. 브라우저의 Web API인 타이머 함수도 실행 컨텍스트를 생성한다.
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SetTimeout 함수가 실행되면 콜백 함수는 호출 스케줄링하고 종료되어 콜 스택에서 팝된다. 타이머 설정과 타이머가 만료되면 콜백 함수를 태스크 큐에 푸시하는 것은 브라우저의 역할이다.
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브라우저가 수행하는 4-1과 자바스크립트 엔진이 수행하는 4-2는 병행 처리된다.
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4-1 브라우저는 타이머를 설정하고 타이머의 만료를 기다리며 타이머가 만료되면 foo가 태스크 큐에 푸시된다. 위 경우 최소 지연 시간 4ms가 지정된다. 따라서 4ms 동안 콜백 함수 foo가 태스크 큐에 푸시되어 대기하게 된다. 이처럼 setTimeout 함수로 호출 스케줄링한 콜백 함수는 정확히 지연 시간 후에 호출된다는 보장은 없다.
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4-2 bar 함수가 호출되어 bar 함수의 실행 컨텍스트가 생성되고 콜 스택에 푸시되어 현재 실행 컨텍스트가 된다. 이후 bar 함수가 종료되어 콜 스택에서 팝 된다.
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전역 코드 실행이 종료되고 전역 실행 컨텍스트가 콜 스택에서 팝 되어 아무 실행 컨텍스트도 존재하지 않게 된다.
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이벤트 루프에 의해 콜 스택이 비어 있음이 감지되고 태스크 큐에서 대기 중인 콜백 함수 foo가 이벤트 루프에 의해 콜 스택에 푸시 된다.
setTimeout의 콜백 함수는 태스크 큐에 푸시되어 대기하다가 콜 스택이 비게 되면( 전역 코드 및 명시적 호출 함수가 모두 종료하면) 콜 스택에 푸시되어 실행된다.
자바 스크립트는 싱글 스레드 방식으로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드 방식으로 동작한다.
정리
JavaScript에서 비동기 프로그래밍
싱글 스레드는 스택이 하나이기 때문에 한가지 일만 가능하다. 싱글 스레드 환경에서 동시성을 구현하는 방법은 콜백 함수와 이벤트 루프가 있다.
비동기 함수는 호출하면 해야하는 일을 끝내지 않아도 즉각 반환한다. 즉각 반환하는 값에는 진짜 결과값이 없다.
정리
JavaScript에서 비동기 프로그래밍
싱글 스레드는 스택이 하나이기 때문에 한가지 일만 가능하다. 싱글 스레드 환경에서 동시성을 구현하는 방법은 콜백 함수와 이벤트 루프가 있다.
비동기 함수는 호출하면 해야하는 일을 끝내지 않아도 즉각 반환한다. 즉각 반환하는 값에는 진짜 결과값이 없다.
https://dev.to/lydiahallie/javascript-visualized-event-loop-3dif
위 그림을 통해서 비동기 코드가 자바스크립트 엔진에서 어떻게 처리되는지 파악할 수 있다.
진짜 결과값인 실제로 처리해야하는 콜백 함수가 Web API를 거쳐 Task Queue에 쌓이면 이벤트 루프는 Call Stack이 비어 있는지 확인한 후 비어 있을 때
Queue에 쌓인 함수를 CallStack으로 보낸 뒤 호출한다.
이 모델이 동시성 이슈에서 자유로운 이유는 방해받지 않고 계속해서 일을 처리하는 데 있다. 콜백 함수가 끝나면 이벤트 루프는 큐에서 그 다음 이벤트나
메시지를 꺼내와서 호출하고 반복한다.
하지만 한 스레드에 예외가 발생한 경우, 그 스레드의 스택을 되감게 되므로 연달아 문제를 일으킬수도 있다. 때문에 사용자는 그 뒤에 어떤 문제가 발생하는지
전혀 알지 못한 채 작업을 진행할 수 있다.
또한 이벤트 루프는 Call Stack이 비어져야만 동작하기 때문에 정확한 시점에 함수가 실행이 되지 않을 우려도 존재한다.
