[Deep Dive] 42장 비동기 프로그래밍

동기 처리와 비동기 처리

자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 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. 현재 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식을 동기 처리라고 한다.

 

setTimeout 함수는 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수를 호출하지만 setTimeout 이후의 태스크를 블로킹하지 않고 곧바로 실행한다. 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식을 비동기 처리라고 한다. setTimeout과 setInterval, HTTP요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작한다.

setTimeout(() => console.log("setTimeout"), 1000);
console.log("test");

// console
// setTimeout (1초 후)

 

 

이벤트 루프와 태스크 큐

싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 처리할 수 있다는 것을 의미한다. 하지만 브라우저가 동작하는 것을 살펴보면 많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다. 이처럼 자바스크립트의 동시성을 지원하는 것이 바로 이벤트 루프다. 이벤트 루프는 브라우저에 내장되어 있는 기능 중 하나다.

 

브라우저 환경

• 콜 스택 : 소스코드 평가 과정에서 생성된 실행 컨텍스트가 추가되고 제거되는 스택 자료구조인 실행 컨텍스트 스택이 바로 콜 스택이다. 함수를 호출하면 함수 실행 컨텍스트가 순차적으로 콜 스택에 푸시되어 순차적으로 실행된다. 최상위 실행 컨텍스트(실행 중인 실행 컨텍스트)가 종료되어 콜 스택에서 제거되기 전까지는 다른 어떤 태스크도 실행되지 않는다.
• 힙 : 객체가 저장되는 메모리 공간이다. 콜스택의 요소인 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조한다.
• 태스크 큐 : 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역이다.
  (태스크 큐와는 별도로 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시적으로 보관되는 마이크로태스크 큐도 존재한다.)
• 이벤트 루프 : 이벤트 루프는 콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스트 큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복해서 확인한다. 만약 콜 스택이 비어 있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 콜스택으로 이동시킨다. 이 때 콜 스택으로 이동한 함수는 실행된다. 즉, 태스크 큐에 일시 보관된 함수들은 비동기 처리 방식으로 동작한다.

이처럼 자바스크립트 엔진은 단순히 태스크가 요청되면 콜 스택을 통해 작업을 순차적으로 실행할 뿐이다. 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.js가 담당한다. 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작한다.

 

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

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

setTimeout(foo, 0);
bar();

// bar
// foo

비동기 함수인 setTImeout의 콜백 함수는 태스크 큐에 푸시되어 대기하다가 콜 스택이 비게 되면, 다시 말해 전역 코드 및 명시적으로 호출된 함수가 모두 종료하면 비로소 콜 스택에 푸시되어 실행된다.