[모던 자바스크립트 딥다이브] 42장 비동기 프로그래밍

동기 처리와 비동기 처리

• 함수가 호출된 순서대로 순차적으로 실행되는 이유는 함수가 호출된 순서대로 함수 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에 푸시되기 때문
• 함수의 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리함
• 자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖음 => 싱글 스레드 방식
• 싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있기 때문에 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행할 경우 블로깅(작업 중단)이 발생함
• 동기 처리
  • 현재 실행중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식
  • 실행 순서가 보장됨
  • 앞선 태스크가 종료할 때까지 이후 태스크들이 블로킹되는 단점
• 비동기 처리
  • 현재 실행 중인 태스크가 종료 되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식
  • 블로킹이 발생하지 않음
  • 태스크의 실행 순서가 보장되지 않음
  • 비동기 함수는 전통적으로 콜백 패턴을 사용함
  • 타이머 함수인 setTimeout, setInterval, HTTP 요청, 이벤트 헨들러는 비동기 처리 방식으로 동작함
  • 이벤트 루프와 태스크 큐와 깊은 관계를 갖음

 

자바스크립트 엔진 구성 요소

• 콜 스택
  • 소스코드 평가 과정에서 생성된 실행 컨텍스트가 추가되고 제거되는 스택 자료구조
  • 실행 컨텍스트 스택
• 힙
  • 객체가 저장되는 메모리 공간
  • 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조함
  • 객체가 저장되는 메모리 공간은 구조화 되어 있지 않음

 

이벤트 루프와 태스크 큐

• 이벤트 루프
  • 자바스크립트의 동시성을 지원하는 것
  • 브라우저에 내장되어 있음
  • 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.js가 담당함
  • 콜 스택에 현재 실행중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복해서 확인함
  • 만약 콜 스택이 비어있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킴
• 태스크 큐
  • 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역
  • 태스크 큐에 일시 보관된 함수들을 비동기 처리 방식으로 동작함

 

 

비동기 함수 동작 과정

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

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

setTimeout(foo,0);
bar();

1. 전역 코드가 평가되어 전역 실행 컨택스트가 생성되고 콜 스택에 푸시됨
2. 전역 코드가 실행되기 시작하여 setTimeout 함수가 호출됨. 이때 setTimeout 함수의 함수 실행 컨택스트가 생성되고 콜 스택에 푸시되어 현재 실행 중인 실행 컨택스트가 됨. 브라우저의 Web API인 타이머 함수도 함수이므로 함수 실행 컨택스트를 생성함
3. setTimeout 함수가 실행되면 콜백 함수를 호출 스케줄링하고 종료되어 콜 스택에서 팝됨. 이때 호출 스케줄링, 즉 타이머 설정과 타이머가 만료되면 콜백 함수를 태스크 큐에 푸시하는 것은 브라우저의 역할임
4. 브라우저가 수행하는 4-1과 자바스크립트 엔진이 수행하는 4-2는 병행 처리됨
   1. 브라우저는 타이머를 설정하고 타이머의 만료를 기다림. 이후 타이머가 만료되면 콜백 함수 foo가 태스크 큐에 푸시되어 대기하게 됨.
   2. bar 함수가 호출되어 bar 함수의 함수 실행 컨택스트가 생성되고 콜 스택에 푸시되어 현재 실행 중인 실행 컨택스트가 됨. 이후 bar 함수가 종료되어 콜 스택에서 팝됨. 이때 브라우저가 타이머를 설정한 후 4ms가 지났다면 foo 함수는 아직 태스크 큐에서 대기 중임
5. 전역 코드 실행이 종료되고 전역 실행 컨택스트가 콜 스택에서 팝 됨. 이로서 콜 스택에는 아무런 실행 컨택스트도 존재하지 않게 됨
6. 이벤트 루프에 의해 콜 스택이 비어 있음이 감지되고 태스크 큐에서 대기 중인 콜백 함수 foo가 이벤트 루프에 의해 콜 스택에 푸시됨. 다시 말해, 콜백 함수 foo의 함수 실행 컨택스트가 생성되고 콜 스택에 푸시되어 현재 실행 중인 실행 컨택스트가 됨. 이후 foo 함수가 종료되어 콜 스택에서 팝됨

 

 

자바스크립트 동작 방식

• 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작함
• 따라서 싱글 스레드지만 비동기 처리 가능