[JavaScript] 자바스크립트의 작동원리(Javascript runtime environment)

January 02, 2021

자바스크립트 엔진은 기본적으로 하나의 스레드(thread)에서 동작한다. 하나의 스레드를 가지고 있다는 것은 하나의 스택(Stack)을 가지고 있다는 의미와 같고, 하나의 stack만 있다는 의미는 한 번에 단 하나의 작업만을 할 수 있다는 의미와 같다.

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그런데 이러한 자바스크립트에서 어떻게 비동기(Asynchronous)적인 작업이 가능한 걸까?

❗

자바스크립트의 런타임 환경을 자세히 살펴보면 그 답을 찾을 수 있다.

2 runtime environment

위의 그림에서 볼 수 있듯이 이벤트루프(Event loop)와 Render, 마이크로 테스크 큐(microtask Queue), 테스크 큐(task Queue)는 자바스크립트 엔진과 상호작용하여 자바스크립트 엔진이 하나의 코드 조각을 하나씩 처리할 수 있도록 작업을 돕는다.

이벤트 루프는 while(true) 같은 것을 이용해서 루프를 계속 순환하고 있다. 그렇게 순환을 반복하다가 콜스택(Call stack)에서 수행 중인 함수가 있다면 그 함수의 수행이 끝날 때까지 콜스택에 머무른다.

따라서 콜스택에 등록한 함수에서 지나치게 많은 시간을 요구하는 작업을 하게 되면 사용자에게 늦은 업데이트를 유발하고 다른 클릭이 발생해도 그 클릭에 등록된 콜백함수가 실행되지 않는다. 이것은 사용자에게 불만족스러운 ux 경험을 유발할 수 있다.

콜스택에서 수행이 끝나면 이벤트 루프는 다시 루프를 돌기 시작하는데 이때에 render 쪽으로 갈 수도 있고 안 갈 수도 있다.

이벤트루프가 왜 위와같은 작업방식을 보이는 가에 대해서 이해하려면 이벤트루프와 브라우저가 사용자에게 얼마나 빠르게 업데이트를 하고 있는지에 대한 이해가 필요하다.

브라우저는 기본적으로 1초 동안 60개의 프레임(60frames per second)의 속도로 사용자에게 업데이트 내용을 보여주고 있다. 인간의 눈에 어떠한 애니메이션이 자연스러워 보이기 위해서는 1초 동안 60개의 프레임이 필요하기 때문이다. 그리고 그렇게 하기 위해서는 16.7 밀리 세컨드 동안 한 번의 업데이트가 일어나야 된다.

16.7밀리 세컨드 동안 한번의 업데이트가 일어나는 브라우저에 비해 우리의 이벤트 루프는 render ➜ Microtask queue ➜ task queue 를 다 도는데 1밀리 세컨드도 걸리지 않는다. 따라서 이벤트 루프의 속도가 브라우저가 프레임을 업데이트해야하는 속도보다 훨씬 빠르기 때문에 이벤트 루프는 순환하면서 매번 render를 들리지 않아도 된다.

그래서 이벤트 루프는 먼저 렌더를 한번 업데이트 해주고 ➜ 한 바퀴 돌고 나서(1밀리 세컨드) ➜ 지정된 시간이 됐다면(16.7밀리 세컨드) ➜ 렌더 트리 업데이트 ➜ (그러다가) 마이크로 태스크 큐에 아이템이 쌓이면 promise then, mutation observer 순으로 콜스택으로 보내고 ➜ (만약 micro task queue에 계속해서 아이템들이 들어온다면 이벤트루프는 계속 이곳에 머무른다)마이크로 태스크 큐가 텅비면 ➜ 태스크 큐로 와서 한번에 한가지 아이템만 콜 스택으로 보낸 후 더이상 기다리지 않고 루프순환을 재개한다.

꽤나 복잡한 과정이지만 꼭! 명심해야할 것이 있다.

1. 자바스크립트는 싱글스레드 이기 때문에 한번에 한가지 작업만 가능하다. 따라서 비동기 요청은 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경, 즉 브라우저나 Node.js가 담당한다.

2. 비동기로 등록되는 작업은 task, microtask 그리고 Render 로 구분된다.

3. microtask는 task보다 먼저 작업이 처리된다.

4. microtask는 task보다 우선하지만 때에 따라서 microtask보다 requestAnimationFrame이 먼저 랜더링 될수도 있다.

참고

Written by@YounGyeom

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