JS 동기 처리와 비동기 처리

자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖는다. 이는 함수를 실행할 수 있는 창구가 단 하나이며, 동시에 2개 이상의 함수를 실행할 수 없다는 것을 의미한다. 실행 컨텍스트 스택의 최상위 요소인 실행 중인 실행 컨텍스트를 제외한 모든 실행 컨텍스트는 모두 실행 대기 중인 태스크(task)들이다. 대기 중인 태스크들은 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 팝되어 실행 컨텍스트 스택에서 제거되면, 다시 말해 현재 실행 중인 함수가 종료하면 비로소 실행되기 시작한다.

이처럼 자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 싱글 스레드(single thread) 방식으로 동작한다. 싱글 스레드 방식은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있기 때문에 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행하는 경우 블로킹(blocking)(작업 중단)이 발생한다.

동기(synchronous) 처리

현재 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 태스크가 대기하는 방식

장점 : 태스크를 순서대로 하나씩 처리하므로 실행 순서가 보장된다.
단점 : 앞선 태스크가 종료할 때까지 이후 태스크들이 블로킹된다.

비동기(asynchronous) 처리

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

장점 : 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하므로 블로킹이 발생하지 않는다.
단점 : 태스크의 실행 순서가 보장되지 않는다.

이벤트 루프와 태스크 큐

자바스크립트는 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저가 동작하는 것을 보면 많은 태스크가 동시에 처리되는 것처럼 느껴진다. 이는 이벤트 루프(event loop)로 자바스크립트의 동시성(concurrency)을 지원하기 때문이다.

이 이벤트 루프는 브라우저에 내장되어 있는 기능 중 하나다. 자바스크립트 엔진은 단순히 태스크가 요청되면 콜 스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 실행할 뿐이며 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(task queue/event queue/callback queue) setTimeout이나 setInterval과 같은 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역이다.

• 이벤트 루프(event loop) 콜 스택에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 있는지, 그리고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있는지 반복해서 확인한다. 만약 콜 스택이 비어 있고 태스크 큐에 대기 중인 함수가 있다면 이벤트 루프는 순차적(FIFO)으로 태스크 큐에 대기 중인 함수를 콜 스택으로 이동시킨다. 이때 콜 스택으로 이동한 함수는 실행된다. 즉, 태스크 큐에 일시 보관된 함수들은 비동기 처리 방식으로 동작한다.

즉, 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작한다.

비동기 처리를 하는 이유

데이터를 서버에 요청할 때 요청 응답을 동기 처리로 무작정 기다리는 것보단 요청이 끝나면 태스크 큐에 넣고 이벤트 루프에 의해 콜 스택으로 이동시켜 요청이 끝나고 받으면 블로킹이 발생하지 않는다.

출처 :

• 동기, 비동기 처리 - daybreak
• 어쨌든 이벤트 루프는 무엇입니까? - JSConf
• 모던 자바스크립트 Deep Dive 809p - 42 비동기 프로그래밍