[Deep dive] 42장 비동기 프로그래밍

42.1 동기 처리와 비동기 처리 

 

- 함수를 호출하면 함수 코드가 평가되어 함수 실행 컨텍스트가 생성

- 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에 푸시되고 함수 코드가 실행 

- 함수 코드의 실행이 종료하면 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거 

- 함수가 순차적으로 실행되는 이유는 함수가 호출된 순서대로 함수 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에 푸시되기 때문

 

- 자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트를 가짐

- 실행 컨텍스트 스택의 최상위 요소인 "실행 중인 실행 컨텍스트"를 제외한 모든 실행 컨텍스트는 모두 실행 대기 중인 태스크(task)

- 자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 싱글 스레드(single thread)방식으로 동작 

- 싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있기 때문에 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행 하는 경우 블로킹(blocking 작업 중단)이 발생 

 

ex)

//sleep 함수는 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수를 호출
function sleep(func,delay) {
  //Date.now()는 현재 시간을 숫자(ms)로 반환 
  const delayUntil = Date.now() + delay;

  //현재 시간에 dealy를 더한 delayUntil이 현재 시간보다 작으면 계속 반복
  while(Date.now() < dealyUnil)
  //일정 시간(delay)이 경과한 이후에 콜백함수 호출
  func();
}

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

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

  //sleep 함수는 3초 이상 실행 
  sleep(foo,3*1000);
  //bar 함수는 sleep 함수의 실행이 종료된 이후에 호출되므로 3초 이상 블로킹됨
  bar();
  //(3초 경과후)foo 호출 -> bar 호출
}

동기(synchronous) 처리 

 - 현재 실행중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식

 - 장점 : 실행 순서 보장

 - 단점: 앞선 태스크가 종료할 때까지 이후 태스크들이 블로킹됨

 

ex) setTimeout 이용

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

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

//타이머 함수 setTimeout은 일정 시간이 경과한 이후에 콜백함수 foo를 호출
//타이머 함수 setTImeout은 bar함수를 블로킹하지 않음
setTimeout(foo,3*1000);
bar();
//bar 호출 -> (3초 경과후) foo 호출

비동기 처리(asynchronous) 처리 

- 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식

- 장점: 현재 실행중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하므로 블로킹 발생하지 않음

- 단점: 태스크의 실행 순서가 보장되지 않음

- setTimeout, setInterval , HTTP 요청, 이벤트 핸들러 

 

42.2 이벤트 루프와 태스크 큐 

 

- 자바스크립트 엔진 영역

 

1) 콜 스택 (call stack)

 - 실행 컨텍스트 스택을 콜 스택이라 부름

 - 함수를 호출하면 함수 실행 컨텍스트가 순차적으로 콜 스택에 푸시되어 순차적으로 실행 

 - 자바스크립트 엔진은 단 하나의 콜 스택을 사용하기 때문에 최상위 실행 컨텍스트가 종료되어 콜 스택에서 제거되기 전까지는 다른 어떤 태스크도 실행되지 않음

 

2) 힙(heap)

- 객체가 저장되는 메모리 공간 

- 콜 스택의 요소인 실행 컨텍스트는 힙에 저장된 객체를 참조 

- 객체는 할당해야할 메모리 공간의 크기를 런타임에 결정(동적 할당)해야 함 

- 힙은 구조화되어 있지 않음

 

- 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저와 Node.js가 담당  (소스코드 평가 및 실행은 자바스크립트 엔진이 실행)

 

- 브라우저 환경은 태스크 큐와 이벤트 루프 제공

 

3) 태스크 큐 (event queue)

 - 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역

 

4) 이벤트 루프 (evnet loop)

 - 콜 스택에 현재 실행중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기중인 함수(콜백 함수, 이벤트 핸들러 등)가 있는지 반복해서 확인 

- 콜 스택이 비어 있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적(FIFO)으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동 

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

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

setTimeout(foo,0);
bar();

 

- setTimeout 함수의 두 가지 기능, 타이머 설정과 타이머가 만료하면 콜백 함수를 태스크 큐에 등록하는 처리는 브라우저가 실행 

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

- 자바스크립트 엔진은 싱글 스래드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작

- 브라우저는 자바스크립트 엔진 외에도 렌더링 엔진과 Web API를 제공 

- Wep API는 브라우저에서 제공하는 API이며 DOM API와 타이머 함수, HTTP 요청(Ajax)과 같은 비동기 처리를 포함