Node.js의 작동 방식

JavaScript는 싱글스레드이다.

Node.js는 JavaScript를 기반으로 한 V8 엔진으로 빌드된 런타임 환경이다.

그렇다면 Node.js는 싱글스레드일까? 에 대한 궁금증에 대한 정리를 해보자.

스레드란?

우선 싱글 스레드에서 “스레드”란 무엇인지 알고가자.

실행 준비가 완료된 코드들의 묶음이 프로그램이고,

이 프로그램들이 실행되고 있어서 CPU의 처리 과정에 속하게 되면 Process, 프로세스라고 한다.

CPU가 처리해야 할 프로세스들이 쌓이면,

즉 CPU가 처리할 작업들이 쌓여있는 리스트를 스레드라고 할 수 있다.

또는, CPU의 “코어”라는 노동자의 팔 개수라고 비유하기도 한다.

싱글스레드와 멀티스레드란?

싱글스레드는 하나의 스레드만 가지고, 멀티스레드는 2개 이상의 스레드를 가지는 방식이다.

알아두고 가야 할 것은, 멀티스레드라고 싱글스레드보다 무조건 좋은 방식인 것은 아니다.

Node.js는 싱글스레드인가 멀티스레드인가?

결론적으로 이야기 하자면, Node.js는 V8 엔진에 비동기 이벤트 처리 라이브러리(libuv)를 결합했는데,

비동기 이벤트 처리에 가장 적합한 방식은 싱글스레드 방식이기 때문에 Node.js는 싱글스레드이다.

이벤트 루프

그렇다면 이벤트 처리, 즉 이벤트 루프란 무엇일까?

const eventLoop = () => {
  console.log(1);
  setTimeout(() => {
    console.log(2);
  }, 5000);
  setTimeout(() => {
    console.log(3);
  }, 0);
  console.log(4);
};

위의 코드대로 입력했을 때, 콘솔에는 어느 순서로 출력이 될까?

얼마 전에 알아봤던 Hoisting 포스팅에서 봤듯이, JavaScript는 인터프리터에 의해서

위에서부터 순차적으로 코드가 실행, 즉 동기적으로 실행되기 때문에

1이 찍히고, 5초뒤에 2, 곧이어 3과 4가 순서대로 출력될 것이라고 생각할 수 있지만,

setTimeout 함수는 비동기로 동작하는 Web API이기 때문에

1 → 4 → 3 → 2 의 순서대로 출력된다.

가장 먼저 코드가 호출(main)되면서 Stack에 쌓이고, console.log(1)이 다음 Stack으로 쌓이고

실행이 된 뒤 Stack에서 빠지게 된다.

다음으로 첫번째 setTimeout 함수가 호출되면서 Stack에 쌓이고 실행이 된 뒤 빠지고,

Web API의 작업 영역에 setTimeout 함수를 넘긴 뒤 setTimeout 함수는 대기를 하게 된다.

두번째 setTimeout도 마찬가지로 Stack에 쌓인 뒤 실행되면서 빠지고, Web API에 넘어간다.

다음으로 console.log(4)가 호출되면서 Stack에 쌓이고, 실행되면서 빠지고,

main 역시 모든 작업이 끝났기 때문에 실행이 종료되어 Stack에서 빠진다.

현재까지 콘솔에는 1 → 4의 순서대로 찍혀있는 상태이다.

다음으로, Stack이 비었기 때문에 (Stack이 비어있을 때 Task Queue의 Callback을 Stack으로

push 할 수 있다)

Web API에서 대기중이던 setTimeout 함수들이 실행되어 Task Queue에 순서대로 쌓인 뒤

Stack에 push된다.

Task Queue에 쌓여있던 Callback이 Stack에 쌓이고, 실행이 된 후 Stack에서 빠진다.

현재는 1 → 4 → 3 의 순서로 콘솔에 출력된 상태이다.

마지막으로, Task Queue에 있던 Callback이 Stack에 쌓이고, 실행이 된 후 Stack에서 빠지면서

최종적으로 콘솔에 1 → 4 → 3 → 2 의 순서로 출력된 후 작업이 종료된다.

지금까지 이벤트 루프에 대해서 알아봤는데, 보다시피 싱글스레드 방식이다.

앞서 말했듯이 Node.js는 비동기 이벤트 처리 라이브러리를 결합했기 때문에,

당연히 “Node.js는 싱글스레드 방식”이다.