(코딩하는곰의 심층 해석) 자바스크립트 이벤트 루프와 태스크 큐 비동기의 핵심을 파헤치다

안녕하세요, 20년 차 자바스크립트 개발자 코딩하는곰입니다. 자바스크립트를 깊이 있게 이해하려면 반드시 넘어야 할 산이 있습니다. 바로 ‘이벤트 루프(Event Loop)‘와 ‘태스크 큐(Task Queue)‘입니다. 많은 분들이 비동기 코드를 작성하면서도 내부에서 어떤 마법이 벌어지는지 정확히 모르고 사용하는 경우가 많죠. 오늘은 자바스크립트 엔진의 가장 핵심적인 동시성 모델을, 마치 현미경으로 들여다보듯 자세히 풀어보겠습니다. 단순한 개념 설명을 넘어, 실제 코드가 어떻게 실행되고 순서가 결정되는지 그 원리를 완벽히 이해하시게 될 겁니다.

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1. 자바스크립트의 싱글 스레드 세계와 비동기의 필요성

자바스크립트는 기본적으로 싱글 스레드(Single Thread) 언어입니다. 이는 한 번에 한 가지 일만 처리할 수 있다는 의미입니다. 메인 스레드라고 불리는 이 단일 실행 흐름은 콜 스택(Call Stack) 이라는 자료 구조로 관리됩니다. 함수가 호출되면 콜 스택에 쌓이고(Push), 실행이 완료되면 스택에서 제거됩니다(Pop).

function first() {
    console.log('첫 번째 함수');
    second();
}
function second() {
    console.log('두 번째 함수');
}
first(); // 콜 스택: [first] -> [first, second] -> [first] -> []

이렇게만 동작한다면 문제가 생깁니다. 네트워크 요청이나 파일 읽기, 5초 타이머 같은 오래 걸리는 작업을 만나면 어떻게 될까요? 그 작업이 끝날 때까지 메인 스레드는 멈춰버리고, 사용자는 화면도 클릭할 수 없는 불편함을 겪게 됩니다. 이것이 바로 블로킹(Blocking) 현상입니다. 자바스크립트는 이 문제를 해결하기 위해 비동기(Asynchronous) 프로그래밍 모델을 채택했습니다. 오래 걸리는 작업을 메인 스레드 밖으로 빼내어 처리하고, 그 작업이 끝나면 다시 메인 스레드에 결과를 알려주는 방식입니다. 여기서 등장하는 핵심 조력자가 바로 브라우저의 Web APIs(또는 Node.js의 C++ 라이브러리)와 이벤트 루프, 태스크 큐입니다.

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2. 이벤트 루프, 태스크 큐, 마이크로태스크 큐: 삼위일체의 협업

비동기 동작을 이해하려면 아래 세 요소가 어떻게 상호작용하는지 알아야 합니다.

1. 콜 스택 (Call Stack): 현재 실행 중인 코드의 컨텍스트(함수)를 쌓아두는 스택. 자바스크립트 엔진(V8 등)이 관리.
2. Web APIs / 백그라운드 스레드: setTimeout, XMLHttpRequest(fetch), DOM 이벤트 등 자바스크립트 엔진 외부에서 제공되는 기능. 시간이 걸리는 작업은 여기서 처리.
3. 태스크 큐 (Task Queue) / 콜백 큐 (Callback Queue): Web APIs에서 처리된 작업의 콜백 함수가 대기하는 큐. 매크로태스크(Macrotask) 큐라고도 합니다.
4. 마이크로태스크 큐 (Microtask Queue): Promise.then/catch/finally, async/await, MutationObserver 등의 콜백이 대기하는 큐. 태스크 큐보다 우선순위가 높습니다.
5. 이벤트 루프 (Event Loop): 이 모든 것을 연결하는 무한 루프. 콜 스택이 비어 있는지 계속 확인하다가, 비어 있으면 큐에서 대기 중인 작업을 콜 스택으로 옮겨 실행시킵니다. 이벤트 루프의 핵심 알고리즘은 다음과 같습니다.
6. 콜 스택이 비어 있나?
7. 마이크로태스크 큐를 확인. 대기 중인 모든 작업을 완전히 비울 때까지 콜 스택으로 옮겨 실행.
8. 마이크로태스크 큐가 비었으면, 태스크 큐를 확인. 여기서는 한 개의 태스크만 콜 스택으로 옮겨 실행.
9. 필요하다면 렌더링(UI 업데이트) 기회를 제공.
10. 1번으로 돌아가 반복. 이 우선순위 차이가 코드 실행 순서에 지대한 영향을 미칩니다.

console.log('스크립트 시작'); // 1. 동기 코드
setTimeout(() => {
    console.log('setTimeout 콜백'); // 4. 매크로태스크
}, 0);
Promise.resolve()
    .then(() => {
        console.log('Promise 1 콜백'); // 3. 마이크로태스크
    })
    .then(() => {
        console.log('Promise 2 콜백'); // 3-1. 마이크로태스크 (연쇄 실행)
    });
console.log('스크립트 끝'); // 2. 동기 코드
// 출력 순서:
// 스크립트 시작
// 스크립트 끝
// Promise 1 콜백
// Promise 2 콜백
// setTimeout 콜백

setTimeout의 지연 시간이 0이어도, Promise 마이크로태스크 뒤에 실행됩니다. 이는 이벤트 루프가 한 번의 틱(Tick)에서 마이크로태스크 큐를 먼저 완전히 비우기 때문입니다.

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3. 실전 패턴과 주의사항: 블로킹 코드와 무한 루프

이벤트 루프 모델을 이해하면 흔히 하는 실수를 피할 수 있습니다. 주의사항 1: 동기 코드가 이벤트 루프를 블로킹한다.

// 나쁜 예: 오래 걸리는 동기 연산
document.getElementById('myButton').addEventListener('click', () => {
    let sum = 0;
    for (let i = 0; i < 10000000000; i++) { // 매우 오래 걸리는 루프
        sum += i;
    }
    console.log(sum);
    // 이 루프가 실행되는 동안 콜 스택이 비지 않아 이벤트 루프가 멈춤.
    // UI가 멈추고, 다른 클릭이나 타이머도 처리되지 않음.
});
// 개선 예: Web Worker나 작업을 쪼개서 비동기화

주의사항 2: 마이크로태스크 내부에서 마이크로태스크를 생성하면?

Promise.resolve().then(() => {
    console.log('마이크로태스크 1');
    Promise.resolve().then(() => {
        console.log('마이크로태스크 1-1'); // 현재 마이크로태스크 실행 중 새로 생성된 마이크로태스크
    });
}).then(() => {
    console.log('마이크로태스크 2'); // 1-1보다 먼저 실행될까?
});
// 출력: 마이크로태스크 1 -> 마이크로태스크 1-1 -> 마이크로태스크 2
// 새로 생성된 마이크로태스크도 현재 큐에 추가되고, 이벤트 루프는 큐를 완전히 비울 때까지 실행하므로 1-1이 2보다 먼저 실행됩니다.

실전 패턴: setTimeout(fn, 0)의 활용 setTimeout의 콜백은 태스크 큐로 가므로, 마이크로태스크가 UI 업데이트를 방해할 때 사용할 수 있습니다.

// 긴 마이크로태스크 체인이 UI 업데이트를 지연시킬 때
function heavyMicrotaskChain() {
    // ... 많은 Promise 처리 ...
}
// UI 업데이트(리플로우)가 태스크 큐에서 대기하도록 유도
setTimeout(() => {
    // 이 콜백은 태스크 큐에 들어가, 마이크로태스크 체인 이후에 실행됨
    // 여기서 UI 관련 작업을 수행하면 더 반응성이 좋아질 수 있음
    updateUI();
}, 0);
heavyMicrotaskChain();

Node.js와의 차이점 브라우저와 기본 개념은 동일하지만, Node.js에는 process.nextTick()(마이크로태스크보다 우선)과 setImmediate()(태스크 큐의 한 종류) 같은 추가적인 큐가 존재합니다. 환경에 따른 미묘한 차이를 인지하는 것이 중요합니다.

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이벤트 루프와 태스크 큐는 자바스크립트의 비동기 성능과 반응성을 가능하게 하는 근간입니다. 단순한 ‘콜백이 큐에 쌓인다’는 수준을 넘어, 마이크로태스크와 매크로태스크의 우선순위, 이벤트 루프의 틱(Tick) 단위 실행 방식을 이해해야 복잡한 비동기 코드의 흐름을 정확히 예측하고 디버깅할 수 있습니다. 다음번에는 이 이벤트 루프 모델이 실제 async/await 문법 아래에서 어떻게 동작하는지, 또 최신 브라우저의 requestAnimationFrame과는 어떤 관계가 있는지 더 깊이 파고들어 보겠습니다. 코드 한 줄 한 줄이 자바스크립트 엔진 안에서 어떻게 춤을 추는지 상상하면서 코딩한다면, 당신은 이미 훌륭한 자바스크립트 개발자로 가는 길에 들어섰습니다. 코딩하는곰이었습니다. 감사합니다!

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