[Deep Dive] 동기와 비동기, 비동기가 처리될 수 있는 이유

✔️ 이번 정독을 통해 알게 된 것
동기와 비동기에 대해서 설명해주세요.
테스크 큐가 무엇인가요?
이벤트 루프가 무엇인가요?

 

<답 미리보기>

🤔 동기와 비동기에 대해서 설명해주세요.

🤓 동기  = 태스크를 순서대로 하나씩  처리하므로 실행 순서가 보장된다는 장점이 있지만, 앞선 테스크가 종료할 때까지 이후 테스크들이 블로킹되는 단점이 있습니다.

 

비동기 = 현재 실행 중인 테스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 테스크를 곧바로 실행하는 방식이라 블로킹이 발생하지 않습니다. 하지만 테스크의 실행 순서가 보장되지 않는다는 단점이 있습니다. 

 

🤔 테스크 큐가 무엇인가요?

🤓 setTimeout, setInterval와 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역입니다. 

 

🤔 이벤트 루프가 무엇인가요?

🤓 콜스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 테스큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복적으로 확인합니다. 만약 콜스택이 비어있고 테스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 테스크 큐에 대기중인 함수를 콜스택으로 이동시킵니다. 

 

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✔️ 동기 처리와 비동기 처리

함수를 호출하면 함수 코드가 평가되어 함수 실행 컨텍스트가 생성되고, 이는 콜스택에 푸쉬되고 함수 코드가 실행됩니다. 함수 코드의 실행이 종료되면 함수 실행 컨텍스트는 콜스택에서 팝되어 제거 됩니다. 

 

자바스크립트 엔진은 단 하나의 콜스택을 갖는다. 그래서 한 번에 하나의 테스크만 실행 할 수 있는 싱글 스레드 방식으로 동작합니다. 

싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 테스크만 실행할 수 있기 때문에 처리에 시간이 걸리는 테스크를 실행하는 경우 블로킹이 발생합니다. 

 

동기  = 태스크를 순서대로 하나씩  처리하므로 실행 순서가 보장된다는 장점이 있지만, 앞선 테스크가 종료할 때까지 이후 테스크들이 블로킹되는 단점이 있습니다. 

 

비동기 = 현재 실행 중인 테스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 테스크를 곧바로 실행하는 방식이라 블로킹이 발생하지 않습니다. 하지만 테스크의 실행 순서가 보장되지 않는다는 단점이 있습니다. 

 

타이머 함수(setTimeout, setInterval), HTTP 요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작합니다. 

 

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✔️ 이벤트 루프와 테스크 큐

자바스크립트의 동시성을 지원하는 것이 바로 이벤트 루프이다. 

 

* 자바스크립트 엔진의 구성

1. 콜스택

소스코드 평가 과정에서 생성된 실행 컨텍스트가 추가되고 제거되는 스택 자료구조입니다.

 

함수 호출 → 함수 실행 컨텍스트가 순차적으로 콜스택에 푸시 → 실행됨

 

2. 힙

객체가 저장되는 메모리 공간입니다. 콜스택의 요소인 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조합니다. 

 

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비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 node.js가 담당합니다. 그래서 테스크 큐와 이벤트 루프를 제공합니다. 

 

1. 테스크 큐

setTimeout, setInterval와 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역입니다. 

 

2. 이벤트 루프

콜스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 테스큐에 대기 중인 함수(콜백함수, 이벤트 핸들러 등)가 있는지 반복적으로 확인합니다. 만약 콜스택이 비어있고 테스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 테스크 큐에 대기중인 함수를 콜스택으로 이동시킵니다. 이때 콜스택으로 이동한 함수는 실행됩니다. 

(테스크 큐에 일시 보관된 함수들은 비동기 처리 방식으로 동작합니다. )

 

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

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

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

// foo함수와 bar함수 중 먼저 실행되는 함수는 bar!!

(setTimeout 함수로 호출 스케줄링한 콜백 함수는 정확히 지연시간 후에 호출되는 보장이 없다. 지연 시간 이후에 콜백 함수가 테스크 큐에 푸시되서 대기하는거고 바로 실행되는게 아니다!!)

 

👉 비동기 함수인 setTimeout의 콜백 함수는 테스크 큐에 푸시되어 대기하다가 콜스택이 비게 되면, 전역 코드나 명시적으로 호출된 함수가 모두 종료하면 비로소 콜스택에 푸시된다. 

 

 

자바스크립트는 싱글 스레드 방식으로 동작합니다.
이때 싱글 스레드 방식으로 동작하는 것은 브라우저가 아니라 브라우저 내 저장된 자바스크립트 엔진입니다. 

자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작합니다. 

 

👩‍💻 모던 자바스크립트 Deep Dive를 정독하고 제가 이해한 내용을 정리한 글입니다 👩‍💻