싱글스레드 이면서 비동기적으로 동작하는 자바스크립트 요약
자바스크립트가 싱글스레드로 동작함에도 비동기처리가 가능한 이유는 브라우저 덕분이다.
비동기 함수가 호출되면, 해당 작업은 브라우저에 내장된 WebAPI에게 넘겨지고, 여기서 동작된 코드가 실행될 준비가 되면 콜백 큐에 해당 작업을 넣어준다.
자바스크립트에는 실행되는 함수를 싱글 스레드 형식으로 처리하는 메인 '콜 스택'이 있는데, 브라우저의 이벤트루프는 이 콜 스택이 비었을 때마다 '콜백 큐'에서 대기 중인 함수를 콜 스택으로 불러와 실행시킨다.
자바스크립트 엔진은 싱글스레드 방식으로 동작하기 때문에 오래 걸리는 작업을 실행하는 경우 블로킹이 발생하게 된다. 이때 실행중인 작업이 종료할 때 까지 다음 실행될 작업이 대기하는 방식을 동기처리 라고 하며, 종료할때 까지 대기하지 않고 바로 실행하는 방식을 비동기처리 라고 한다.
HTTP요청, 이벤트핸들러, 타이머함수 등이 비동기 처리 방식으로 동작하며, 비동기처리를 수행하는 비동기 함수는 전통적으로 콜백 패턴을 사용하지만 가독성과 예외처리가 불편하며 여러 개의 비동기 처리를 한번에 처리하는 데도 한계가 있다.
이벤트 루프와 테스크 큐
브라우저의 동작을 보면 애니메이션효과를 통해 움직이며 이벤트를 처리하고, HTTP 요청으로 렌더링하기도 하면서 많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다. 싱글스레드 임에도 이렇게 자바스크립트의 동시성을 지원할 수 있는 것은 이벤트 루프 덕분이다.
이벤트루프는 브라우저에 내장된 기능 중 하나로, 대부분의 자바스크립트 엔진은 크게 콜스택과 힙, 2개의 영역으로 구분할 수 있다.
콜스택은 함수 실행컨텍스트가 순차적으로 푸시되어 순차적으로 실행되는 영역(실행 컨텍스트 스택)이고, 힙은 객체가 저장되는 메모리 공간으로, 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조한다. 객체는 크기가 정해져있지 않기 때문에 메모리 공간의 크기는 런타임에 동적할당되며, 따라서 힙은 구조화 되어 있지 않다는 특징이 있다.
이처럼 자바스크립트 엔진은 단순히 콜스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 진행할 뿐이다. 비동기 처리에서 소스코드 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.js가 담당한다. 예를들어 비동기함수인 setTimeout의 콜백 함수의 평가와 실행은 자바스크립트 엔진이 담당하지만, 호출 스케줄링을 위한 타이머 설정과 콜백 함수 등록은 브라우저 또는 Node.js가 담당하며, 이를 위해 브라우저 환경은 테스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.
테스크큐
테스크큐는 비동기 함수의 콜백함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역으로, 테스크 큐와는 별도로 프로미스의 후속처리 메서드의 콜백함수가 일시적으로 보관되는 마이크로테스크 큐도 존재한다.
이벤트루프
이벤트루프는 콜스택에 현재 실행중인 실행 컨텍스트가 있는지, 테스크 큐에 대기중인 함수가 있는지를 반복해서 확인한다. 만약 콜스택이 비어있고, 테스크 큐에 대기중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 테스크큐에 대기중인 함수를 콜스택으로 이동시킨다. 즉 테스크 큐에 보관된 함수는 비동기 처리 방식으로 동작한다.
