42. 비동기 프로그래밍

동기 처리와 비동기 처리

자바스크립트 엔진

• 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 가짐
• 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 싱글 스레드 방식으로 동작함
• 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행하는 경우 블로킹(작업 중단)이 발생함

 

동기 처리

• 현재 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식
• 장점: 실행 순서가 보장됨
• 단점: 앞선 태스크가 종료할 때까지 이후 태스크들이 블로킹됨

 

비동기 처리

• 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태여도 다음 태스크를 바로 실행하는 방식
• 장점: 블로킹이 발생하지 않음
• 단점: 실행 순서가 보장되지 않음

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이벤트 루프와 태스크 큐

비동기 처리에서 소스코드의 평가/실행을 제외한 모든 처리는

자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.js 가 담당함

 

예)

비동기 방식으로 동작하는 setTimeout 의 콜백 함수의 평가/실행은 자바스크립트 엔진이 담당함

호출 스케줄링을 위한 타이머 설정/콜백 함수 등록은 브라우저 또는 Node.js 가 담당함

 

콜 스택

• 소스코드 평가 과정에서 생성된 실행 컨텍스트가 추가/제거되는 스택 자료구조인 실행 컨텍스트 스택

 

힙

• 객체가 저장되는 메모리 공간
• 콜 스택의 요소인 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조함

 

태스크 큐

• setTimeout 이나 setInterval 과 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역
• 태스크 큐와는 별도로 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시적으로 보관되는 마이크로태스크 큐도 존재함

 

이벤트 루프

• 자바스크립트의 동시성을 지원함 (많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴지게 함)
• 브라우저에 내장되어 있는 기능
• 콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복해서 확인함
• 콜 스택이 비어있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있을 경우 순차적으로 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킴

 

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

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

setTimeout(foo, 0); // 0초 (실제는 4ms) 후에 foo 함수가 호출됨
bar();

1. 전역 코드가 평가되어 전역 실행 컨텍스트가 생성되고 콜 스택에 푸시됨
2. 전역 코드가 실행되기 시작하여 setTimeout 함수가 호출됨
   1. 이때 setTimeout 함수의 함수 실행 컨텍스트가 생성되고 콜스택에 푸시됨
   2. 브라우저의 Web API인 타이머 함수도 함수이므로 함수 실행 컨텍스트를 생성함
3. setTimeout 함수가 실행되면 콜백 함수를 호출 스케줄링하고 종료되어 풀 스택에서 팝됨
   1. 이때 타이머 설정과 타이머가 만료되면 콜백 함수를 태스크 큐에 푸시하는 것은 브라우저의 역할
4. 브라우저가 수행하는 4-1과 자바스크립트 엔진이 수행하는 4-2는 병행 처리됨
   1.  브라우저는 타이머를 설정하고 4ms 후 만료되면 콜백 함수 foo가 태스크 큐에 푸시됨
      1. 지연 시간이 4ms 이하인 경우 최소 지연 시간 4ms 가 지정됨
      2. 지연 시간 이후에 콜 스택이 비어야 콜백 함수가 호출되므로 정확히 지연 시간 후에 호출된다는 보장은 X
   2. bar 함수가 호출되어 함수 실행 컨텍스트가 생성되고 콜 스택에 푸시됨
      1. 이후 bar 함수가 종료되어 콜 스택에서 팝됨
      2. 이때 브라우저가 타이머를 설정한 후 4ms 가 경과했다면 foo 함수는 아직 태스크 큐에서 대기중임
5. 전역 코드 실행이 종료되고 전역 실행 컨텍스트가 콜 스택에서 팝됨
6. 이벤트 루프에 의해 콜 스택이 비어있음이 감지됨
   1. 태스크 큐에서 대기 중인 콜백 함수 foo가 이벤트 루프에 의해 콜 스택에 푸시됨
   2. 이후 foo 함수가 종료되어 콜 스택에서 팝됨

 

비동기 함수인 setTimeout의 콜백 함수는 태스크 큐에 푸시되어 대기하다가 콜 스택이 비게 되면,

즉 전역 코드/명시적으로 호출된 함수가 모두 종료하면 콜스택에 푸시되어 실행됨