이벤트 루프 (Event Loop)
이벤트 루프(Event Loop)에 대해 정리한 페이지입니다.
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JavaScript, Event Loop, Execution Context
개요
이벤트 루프(Event Loop)에 대해 정리한 페이지입니다.
이벤트 루프 (Event Loop)
이벤트 루프의 개념
자바스크립트의 이벤트 루프(Event Loop)는 싱글 스레드 환경에서 비동기 작업, Non-blocking I/O, 동시성을 가능하게 하는 핵심 메커니즘입니다. 자바스크립트 엔진(V8 등)은 단일 콜 스택만 사용하지만, 브라우저의 Web API나 Node.js의 libuv, 이벤트 루프, 태스크 큐를 이용하여 비동기 작업과 동시성을 지원합니다.
Info.
자바스크립트는 싱글 스레드 언어로 콜 스택이 하나만 존재합니다. 콜 스택이 하나만 존재하므로 자바스크립트 엔진은 한 번에 한 가지 작업만 수행합니다. 함수가 호출되면 해당 함수의 실행 컨텍스트가 콜 스택(Call Stack)에 쌓이고, 실행이 끝나면 제거됩니다. 하나의 함수가 완전히 실행되어 콜 스택에서 제거되기 전에는 다른 작업이 끼어들 수 없습니다.
이벤트 루프의 구성 요소
이벤트 루프는 다음 요소들과 상호 작용합니다.
콜 스택(Call Stack)함수가 호출될 때 생성된
실행 컨텍스트를 저장하는 LIFO (Last-In-First-Out) 자료구조입니다.Web API브라우저 또는 Node.js가 제공하는 비동기 API로서
setTimeout,fetch등이 있습니다.태스크 큐(Task Queue)콜백 함수가 대기하는 큐입니다.
Web API에서 완료된 비동기 작업의 콜백 함수는 태스크 큐에 저장되며, 콜 스택이 비어 있을 때 이벤트 루프에 의해 콜 스택으로 옮겨져 실행됩니다.태스크 큐에는 다음 2가지 종류가 있습니다.Info.
마이크로태스크 큐가 매크로태스크 큐보다 우선순위가 높습니다. 따라서 마이크로태스크 큐 → 매크로태스크 큐 순서로 비동기 코드가 실행됩니다.마이크로태스크 큐(Microtask Queue)높은 우선순위가 필요한 비동기 작업들이 대기하는 큐로, Promise의 콜백, queueMicrotask, MutationObserver, async/await 등이 속하는 큐입니다.
매크로태스크 큐(Macrotask Queue)일반적인 비동기 작업의 콜백이 저장되는 큐로, setTimeout, setInterval, setImmediate, DOM 이벤트, I/O 작업 등이 속하는 큐입니다.
이벤트 루프이벤트 루프는 콜 스택이 비어 있을 때 태스크 큐 내에 존재하는 콜백을 콜 스택으로 옮겨서 비동기 코드를 실행하도록 돕는 역할을 수행합니다.
이벤트 루프의 동작 원리
이벤트 루프를 통해 비동기 코드가 실행되는 과정은 다음과 같습니다.
콜 스택 실행함수가 호출되면 콜 스택에 쌓이고, 실행이 완료되면 제거됩니다. 동기 코드는 즉시 실행되지만, 비동기 코드는 Web API로 이동합니다.
Web API 처리비동기 작업(Ex. 타이머, 네트워크 요청 등)이 완료되면 콜백 함수가 태스크 큐에 추가됩니다.
이벤트 루프의 순회이벤트 루프는 콜 스택에 실행할 코드가 남아있는지 계속 확인합니다. 만약 콜 스택이 비어 있으면, 이벤트 루프는 태스크 큐에서 대기 중인 콜백 함수를 꺼내 콜 스택으로 옮깁니다. 이 때 마이크로태스크 큐에 대기 중인 작업이 매크로태스크 큐에 대기 중인 작업보다 우선 순위가 높으므로 마이크로태스크 큐 → 매크로태스크 큐 순서로 큐를 확인합니다.
콜백 실행콜 스택에 추가된 콜백 함수는 호출된 후 콜 스택에서 제거됩니다.
이벤트 루프의 동작 순서 예시
예시 1 - setTimeout & Promise
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console.log("A");
setTimeout(() => {
console.log("B");
}, 0);
Promise.resolve("C").then((res) => console.log(res));
console.log("D");
출력 순서는 “A” → “D” → “C” → “B”입니다. 콜 스택이 비워진 후 먼저 마이크로태스크 큐의 Promise 콜백이 모두 실행된 다음, 매크로태스크 큐에 있는 setTimeout의 콜백이 실행됩니다. 실행 순서를 자세하게 설명하면 다음과 같습니다.
console.log(“A”);
먼저 콜 스택에
console.log("A");가 추가되어 실행된 후 콜 스택에서 제거됩니다.
setTimeout(() => { console.log(“B”); }, 0);
setTimeout코드가 콜 스택에 쌓인 후setTimeout의 콜백 함수가 Web API로 옮겨지고 타이머가 작동합니다. 타이머가 0초로 설정되었으므로 바로 타이머가 종료되고 콜백 함수가 매크로태스크 큐로 이동합니다.
Promise.resolve(“C”).then((res) => console.log(res));
Promise코드가 콜 스택에 쌓인 후then의 콜백 함수가 마이크로태스크 큐로 이동합니다.
console.log(“D”);
콜 스택에
console.log("D");가 추가되어 실행된 후 콜 스택에서 제거됩니다.
마이크로태스크 큐의 콜백 처리
콜 스택에 더 이상 실행할 코드가 남아있지 않는 경우 이벤트 루프는 태스크 큐에서 대기 중인 콜백 함수를 꺼내 콜 스택으로 옮깁니다. 이 때 마이크로태스크 큐의 콜백부터 먼저 처리합니다.
매크로태스크 큐의 콜백 처리
마이크로태스크 큐에 콜백이 더 이상 존재하지 않는 경우 이벤트 루프는 매크로태스크 큐의 콜백을 콜 스택으로 옮깁니다.
실제 실행 결과도 다음과 같습니다.
예시 2 - async/await
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const A = () => Promise.resolve("A");
async function myFunc() {
console.log("B");
const result = await A();
console.log(result);
}
console.log("C");
myFunc();
console.log("D");
출력 순서는 “C” → “B” → “D” → “A”입니다. 먼저 “C”가 출력된 후 myFunc 함수가 호출되어 “B”를 호출합니다. 해당 함수 내부의 A()의 Promise가 해결되기 전까지 myFunc 함수를 일시 정지합니다. 이후 “D”를 출력한 후 마이크로태스크 큐에서 await 이후의 코드가 실행되어 “A”를 출력합니다. 실행 순서를 자세하게 설명하면 다음과 같습니다.
console.log(“C”);
먼저 콜 스택에
console.log("C");가 추가되어 실행된 후 콜 스택에서 제거됩니다.
myFunc() 호출
비동기 함수인
myFunc()이 호출됩니다.console.log(“B”);
콜 스택에
console.log("B");가 추가되어 실행된 후 콜 스택에서 제거됩니다.
const result = await A();
비동기 함수
A()를 호출합니다. 이 때await키워드로 인해 myFunc 내부의 코드 실행을 일시 중단하고 콜 스택에서 빠져나와await키워드 이후의 나머지 코드는 await A()의 then()의 콜백 함수로 처리되어 마이크로태스크 큐에 추가됩니다.
console.log(“D”);
콜 스택에
console.log("D");가 추가되어 실행된 후 콜 스택에서 제거됩니다.
마이크로태스크 큐의 콜백 처리
콜 스택에 더 이상 실행할 코드가 남아있지 않으므로 이벤트 루프는 마이크로태스크 큐에서 대기 중인 콜백 함수를 꺼내 콜 스택으로 옮깁니다.
실제 실행 결과도 다음과 같습니다.
위의 코드에서 주목할 점은 바로 await 키워드입니다. await 키워드를 사용하면 해당 키워드를 사용한 코드의 나머지 코드 부분이 then()의 콜백 함수로 처리되어 마이크로태스크 큐에 옮겨집니다. 즉, 위의 코드는 다음 코드와 같습니다.
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const A = () => Promise.resolve("A");
function myFunc() {
console.log("B");
return A().then((res) => {
console.log(res);
});
}
console.log("C");
myFunc();
console.log("D");
주의 사항
비동기 코드(Ex. setTimeout, fetch, Promise.then)는 콜 스택이 비어있을 때(정확히는 콜 스택 내에 전역 실행 컨텍스트만 존재하고 더 이상 실행할 동기 코드가 없는 경우)만 실행할 수 있습니다. 만약 다음과 같이 무한 루프 함수가 실행되고 있으면 콜 스택이 비워지지 않으므로 비동기 코드가 실행되지 않습니다.
또한 무한 루프 함수가 아니더라도 콜 스택을 오래 차지하고 있는 코드가 실행되고 있으면 콜 스택이 비어지기 전까지 비동기 코드의 실행이 지연됩니다.
예를 들어 다음 setTimeout은 의도한대로 약 1초 후에 콜백이 실행됩니다.
반면에 다음 자바스크립트 코드의 경우 반복문이 콜 스택을 오랫동안 차지하고 있으므로 setTimeout의 콜백이 실행되기까지 훨씬 더 오랜 시간이 걸리게 됩니다.
