비동기 프로그래밍

1. 동기 처리와 비동기 처리

• 함수를 호출하면 함수 코드가 평가되어 함수 실행 컨텍스트가 실행된다.
• 이때 생성된 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택(콜스택)에 푸시되고 함수 코드가 실행된다.

• 함수 코드의 실행이 종료하면 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거된다.

• 자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖는다

  • 함수를 실행할 수 있는 창구가 단 하나이고, 2개 이상의 함수를 동시에 실행할 수 없다는 것을 의미한다.
• 이처럼 자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 작동할 수 있는 싱글 스레드 방식으로 동작한다.
  • 시간이 걸리는 Task를 실행하는 경우 작업중단(블로킹)이 발생한다.

// sleep 함수는 일정 시간(delay)이 경과한 이후에 콜백 함수(func)를 호출한다.
function sleep(func, delay) {
  // Date.now()는 현재 시간을 숫자(ms)로 반환한다.
  const delayUntil = Date.now() + delay;

  // 현재 시간(Date.now())에 delay를 더한 delayUntil이 현재 시간보다 작으면 계속 반복한다.
  while (Date.now() < delayUntil);
  // 일정 시간(delay)이 경과한 이후에 콜백 함수(func)를 호출한다.
  func();
}

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

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

// sleep 함수는 3초 이상 실행된다..
sleep(foo, 3 * 1000);
// bar 함수는 sleep 함수의 실행이 종료된 이후에 호출되므로 3초 이상 블로킹된다.
bar();
// (3초 경과 후) foo 호출 -> bar 호출

• 위의 예제 코드를 보자. sleep 함수는 3초 후에 foo 함수를 호출한다. 이 때 bar 함수는 sleep 함수 실행이 종료되고 나서 호출되기때문에 3초 이상 블로킹 된다.
• 이렇게 현재 실행 중인 태스크가 종료될 때까지 다음 태스크가 대기하는 방식이 동기처리이다.
• 동기 처리 방식은 태스크를 순서대로 하나씩 처리하기때문에 실행 순서가 보장되지만, 앞의 태스크가 종료될 때까지 블로킹 되는 단점이 있다.

• 위의 코드를 setTimeout 타이머 함수를 사용해서 수정해보았다.

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

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

// 타이머 함수 setTimeout은 일정 시간이 경과한 이후에 콜백 함수 foo를 호출한다.
// 타이머 함수 setTimeout은 bar 함수를 블로킹하지 않는다.
setTimeout(foo, 3 * 1000);
bar();
// bar 호출 -> (3초 경과 후) foo 호출

• setTimeout 함수 이후의 Task를 중단하지 않고 곧바로 실행한다. 이처럼 현재 실행 중인 Task가 종료 되지 않은 상태라 해도 다음 Task를 곧바로 실행하는 방식을 비동기 처리라고 한다.
• 타이머 함수인 setTimeout과 etInterval, HTTP 요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작한다.

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2. 이벤트 루프와 태스크 큐

• 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드이다. 하지만 브라우저가 동작하는 것을 살펴보면 많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다.
• 이렇게 자바스크립트의 동시성을 지원하는 것이 이벤트 루프이다.

• 이벤트 루프는 브라우저에 내장되어있는 기능 중 하나이다.

• 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리는 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경인 브라우저 또는 Node.js가 담당한다.
• 이를 위해 브라우저 환경은 태스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.

• 태스크 큐

setTimeout이나 setInterval과 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역이다.

• 이벤트 루프

콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기중인 함수가 있는지 반복해서 확인한다. 만약 콜스택이 비어있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적으로 태스크 큐에 대기중인 함수를 콜 스택으로 이동시킨다.