[week4] 비동기 처리

문성희입니다. 바로 아티클 시작합니다.

 

동기 처리와 비동기 처리

함수의 실행과정을 먼저 알아보면 다음과 같다.

함수를 호출 → 함수 코드 평가 → 함수 실행 컨텍스트가 생성 → 콜스택(실행 컨텍스트 스택)에 푸시 → 함수 코드 실행 → (함수코드 실행 종료시) 함수 실행 컨텍스트는 콜스택에서 팝되어 제거

이러한 과정으로 함수가 실행되기에

콜스택에 함수 실행 컨텍스트가 푸시되는 것 = 함수 실행의 시작을 의미한다.

자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택(콜스택)을 갖는다.

모두 많이 들어본 이야기일 텐데 이 말은 "한번에 하나의 함수만 실행 가능하다"는 것이다.

 

콜스택의 최상위 요소인 실행 중인 실행 컨텍스트를 제외한 모든 컨텍스트는 실행 대기 중인 태스크이다.

이처럼 자바스크립트 엔진은 한 번에 하나의 태스크만 실행할 수 있는 싱글 스레드로 동작한다.

싱글 스레드 방식은 처리에 시간이 걸리는 태스크를 실행하는 경우 블로킹(작업 중단)이 발생한다.

📌 동기 처리 : 현재 실행 중인 태스크가 종료할 때까지 다음에 실행될 테스크가 대기하는 방식

• 태스크를 순서대로 하나씩 처리하므로 실행 순서가 보장된다는 장점이 있다.
• 앞의 태스크가 종료할 때가지 이후 태스크들은 블로킹된다는 단점이 있다.

📌  비동기 처리 : 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않는 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하는 방식

• 현재 실행 중인 태스크가 종료되지 않은 상태라 해도 다음 태스크를 곧바로 실행하므로 블로킹이 발생하지 않는다는 장점이 있다.
• 태스크 실행 순서가 보장되지 않는다는 단점이 있다.

setTimeout, setInterval, HTTP 요청, 이벤트 핸들러는 비동기 처리 방식으로 동작한다. 비동기 처리는 이벤트 루프와 태스크 큐와 깊은 관계가 있다.

이벤트 루프와 태스크 큐

이벤트 루프의 역할 - 자바스크립트의 동시성을 지원하는 것

 

이벤트 루프는 브라우저에 내장되어 있는 기능 중 하나이다.

 

자바스크립트 엔진의 역할 : 콜스택과 힙으로구성 되어 있으며 단순히 태스크가 요청되면 콜 스택을 통해 요청된 작업을 순차적으로 실행하는 역할만 한다.

브라우저 또는 node.js의 역할 : 비동기 처리에서 소스코드의 평가와 실행을 제외한 모든 처리를 담당. 자바스크립트 엔진을 구동하는 환경이다.

⇒ 이러한 역할을 위해 브라우저 환경은 태스크 큐와 이벤트 루프를 제공한다.

📌 태스크 큐 : 비동기 함수의 콜백 함수 또는 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역.

- 태스크 큐와는 별도로 프로미스의 후속 처리 메서드의 콜백 함수가 일시적으로 보관되는 마이크로태스크 큐도 존재한다.

 

📌 이벤트 루프 : 이벤트 루프는 콜스택에 현재 실행중인 실행 컨텍스트가 있는지, 태스크 큐에 대기중인 함수가 있는지 반복해서 확인. 태스크 큐에 대기중인 함수를 콜스택으로 이동시킨다.

 

자비스크립트는 싱글스레드 방식으로 동작한다. 싱글 스레드 방식으로 동작하는 것은 브라우저가 아니라 브라우저에 내장된 자바스크립트 엔진이다. 자바스크립트 엔진은 싱글 스레드로 동작하지만 브라우저는 멀티 스레드로 동작한다!

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비동기 함수의 구현 방법 3가지

비동기 함수란 비동기로 동작하는 코드를 포함한 함수이다.

 

비동기 함수를 호출하면 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드가 완료되지 않았다 해도 기다리지 않고 즉시 종료된다. 즉 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드는 비동기 함수가 종료된 이후에 완료된다. 따라서 비동기 함수 내부의 비동기로 동작하는 코드에서 처리 결과를 외부로 반환하거나 상위 스코프로 할당하면 기대한 대로 동작하지 않는다.

 

1. 콜백 함수

비동기 함수는 비동기 처리 결과를 외부에 반환할 수 없고, 상위 스코프의 변수에 할당할 수도 없다. 따라서 비동기 함수의 처리 결과에 대한 후속처리는 비동기 함수 내부에서 수행해야한다. 이때 비동기 함수를 범용적으로 사용하기 위해 비동기 함수에 비동기 처리 결과에 대한 후속 처리를 수행하는 콜백 함수를 전달하는 것이 일반적이다.

 

콜백은 js에서 비동기 작업이 완료된 후에 실행되는 함수이다. 예를 들어 타이머, http 요청, 이벤트 리스너 등에서 주로 사용된다. 그러나 콜백이 중첩되면서 코드의 복잡성이 증가하는 콜백 지옥 문제가 생겼고 이로 인해 프로미스가 도입되었다.

 📌 콜백헬 : 비동기 함수가 비동기 처리 결과를 가지고 또 다시 비동기 함수를 호출해야한다면 콜백 함수 호출이 중첩되어 복잡도가 높아지는 현상

 

2. 프로미스

 📌 프로미스: 비동기 작업의 성공 또는 실패와 그 결과를 나타내는 자바스크립트 객체이다.

 

- 프로미스는 pending(비동기 처리가 아직 수행되지 않은 상태), fullfilled, rejected 세가지 상태를 가지며 비동기 작업을 더욱 체계적으로 관리할 수 있다.

프로미스의 세가지 상태는 비동기 작업의 결과를 나타내는데 이 과정에서 나타내는 성공이나 실패의 처리를 체계적으로 다루기 위해서 프로미스 체이닝을 사용할 수 있다.

• .then(): 프로미스가 성공적으로 해결된 후 실행되는 메서드
• .catch(): 체인의 어느 지점에서든 발생한 오류를 처리하는 메서드
• .finally(): 항상 실행되는 메서드로

그러나 프로미스도 then(), catch() 체인을 사용해야 하기 때문에 여러 비동기 작업을 순차적으로 처리해야하는 경우에는 코드가 복잡해질 수 있다.

⇒ 그래서 async/await 등장

: 함수 앞에 async 키워드를 붙이고 비동기 작업의 결과를 기다릴 때 await 키워드를 사용해서 중첩된 콜백 없이도 비동기 로직을 순차적으로 나타낼 수 있다.

 

3. async/await

async/await는 Promise를 기반으로 한 구문으로, 비동기 작업을 동기 코드처럼 작성할 수 있게 해준다. 프로미스의 후속 메서드 없이 마치 동기 처리처럼 프로미스가 처리 결과를 반환하도록 구현할 수 있다.

async/await을 promise와 별개로 생각하기 보다는 promise를 기반으로 더욱 간결하고 동기적인 방식으로 사용할 수 있게 해주는 자바스크립트 구문이라고 생각하시면 된다.

🔹 async/await : 자바스크립트 비동기 처리 패턴중의 하나 Promise를 더욱 간결하고 동기적인 방식으로 사용할 수 있게 해주는 자바스크립트 구문 비동기 코드를 더욱 읽기 쉽게 만들어준다

• async : promise를 반환 / 비동기 작업을 처리하는 함수를 정의
• await : promise가 이행될 때 까지 기다린 후 결과를 반환 / async 함수 내부에서 비동기 작업을 기다리는 역할
• 예외 처리
  • try/catch 블록을 사용하여 비동기 작업에서 발생하는 에러를 동기 코드 처럼 처리 가능
• 장점
  • 코드를 더 쉽게 읽을 수 있게 해준다.