장기 작업 최적화

'기본 스레드를 차단하지 마세요'와 '장기 작업을 중단'한다는 안내를 들었지만 이러한 작업을 실행한다는 것은 무엇을 의미할까요?

Jeremy Wagner

JavaScript 앱을 빠르게 유지하기 위한 일반적인 조언은 다음과 같습니다.

• '기본 스레드를 차단하지 마세요.'
• '긴 작업을 나눠서 처리하세요.'

이것은 훌륭한 조언이지만 어떤 작업이 관련되어 있을까요? JavaScript를 적게 제공하는 것도 좋지만 응답 속도가 더 높은 사용자 인터페이스를 자동으로 제공하나요? 그럴 수도 있고, 아닐 수도 있습니다.

JavaScript에서 태스크를 최적화하는 방법을 이해하려면 먼저 태스크가 무엇인지, 브라우저에서 태스크를 어떻게 처리하는지 알아야 합니다.

할 일이란 무엇인가요?

태스크는 브라우저에서 실행하는 개별 작업입니다. 여기에는 렌더링, HTML 및 CSS 파싱, JavaScript 실행, 직접 제어할 수 없는 기타 유형의 작업이 포함됩니다. 이 모든 작업 중에서 작성하는 JavaScript가 아마도 가장 큰 작업 소스일 것입니다.

JavaScript와 관련된 작업은 다음과 같은 몇 가지 방식으로 성능에 영향을 미칩니다.

• 브라우저가 시작 중에 JavaScript 파일을 다운로드하면 나중에 실행할 수 있도록 해당 JavaScript를 파싱하고 컴파일하는 태스크를 대기열에 추가합니다.
• 페이지의 수명 주기 중 다른 경우에는 이벤트 핸들러를 통한 상호작용 유도, JavaScript 기반 애니메이션, 애널리틱스 수집과 같은 백그라운드 활동 등 JavaScript가 작동할 때 작업이 대기열에 추가됩니다.

웹 워커 및 유사 API를 제외한 모든 작업은 메인 스레드에서 실행됩니다.

기본 스레드란 무엇인가요?

기본 스레드는 대부분의 작업이 브라우저에서 실행되며 작성하는 거의 모든 JavaScript가 실행되는 곳입니다.

기본 스레드는 한 번에 하나의 작업만 처리할 수 있습니다. 50밀리초 이상 걸리는 작업은 긴 작업입니다. 50밀리초를 초과하는 태스크의 경우 태스크의 총 시간에서 50밀리초를 뺀 값을 태스크의 차단 기간이라고 합니다.

브라우저는 길이가 얼마든지 긴 작업이 실행되는 동안 상호작용이 발생하지 않도록 차단하지만 작업이 너무 오래 실행되지 않는 한 사용자는 이를 인식할 수 없습니다. 그러나 긴 작업이 많을 때 사용자가 페이지와 상호작용하려고 하면 사용자 인터페이스가 응답하지 않는 것처럼 느껴질 수 있으며, 기본 스레드가 매우 오랫동안 차단되면 중단될 수도 있습니다.

기본 스레드가 너무 오래 차단되지 않도록 하려면 긴 작업을 여러 개의 작은 작업으로 나눌 수 있습니다.

태스크가 분할되면 브라우저가 사용자 상호작용을 포함하여 우선순위가 더 높은 작업에 훨씬 더 빨리 응답할 수 있기 때문에 이 문제가 중요합니다. 그런 다음 나머지 태스크가 완료될 때까지 실행되므로 처음에 큐에 넣은 작업이 완료됩니다.

위 그림 상단에서 사용자 상호작용에 의해 큐에 추가된 이벤트 핸들러는 시작하기 전에 하나의 긴 작업을 기다려야 했습니다. 이로 인해 상호작용이 지연됩니다. 이 시나리오에서 사용자는 지연이 발생했을 수 있습니다. 하단에서는 이벤트 핸들러가 더 빨리 실행될 수 있으며 상호작용이 즉각적으로 느껴졌을 수 있습니다.

이제 태스크를 분할하는 것이 중요한 이유를 알았으므로 JavaScript에서 이를 실행하는 방법을 알아보겠습니다.

작업 관리 전략

소프트웨어 아키텍처에서 일반적으로 권장되는 조언은 작업을 더 작은 함수로 분할하는 것입니다.

function saveSettings () {
  validateForm();
  showSpinner();
  saveToDatabase();
  updateUI();
  sendAnalytics();
}

이 예에는 saveSettings()라는 함수가 있으며, 이 함수는 5개의 함수를 호출하여 양식을 검증하고, 스피너를 표시하고, 애플리케이션 백엔드로 데이터를 전송하고, 사용자 인터페이스를 업데이트하고, 분석을 전송합니다.

개념적으로 saveSettings()는 잘 설계되었습니다. 이러한 함수 중 하나를 디버그해야 하는 경우 프로젝트 트리를 탐색하여 각 함수가 하는 일을 파악할 수 있습니다. 이렇게 작업을 분할하면 프로젝트를 더 쉽게 탐색하고 유지할 수 있습니다.

하지만 여기서 잠재적인 문제는 이러한 함수가 saveSettings() 함수 내에서 실행되므로 JavaScript가 이러한 함수를 별도의 작업으로 실행하지 않는다는 점입니다. 즉, 5개의 함수가 모두 하나의 태스크로 실행됩니다.

최선의 경우 이러한 함수 중 하나만으로도 작업의 총 길이에 50밀리초 이상을 기여할 수 있습니다. 최악의 경우, 특히 리소스가 제한된 기기에서 이러한 작업이 더 오래 실행될 수 있습니다.

코드 실행 수동 지연

개발자가 태스크를 더 작은 태스크로 분할하는 데 사용한 한 가지 방법은 setTimeout()를 사용하는 것입니다. 이 기법을 사용하면 함수를 setTimeout()에 전달합니다. 이렇게 하면 0 시간 제한을 지정해도 콜백 실행이 별도의 작업으로 연기됩니다.

function saveSettings () {
  // Do critical work that is user-visible:
  validateForm();
  showSpinner();
  updateUI();

  // Defer work that isn't user-visible to a separate task:
  setTimeout(() => {
    saveToDatabase();
    sendAnalytics();
  }, 0);
}

이를 생성이라고 하며, 순차적으로 실행해야 하는 일련의 함수에 가장 적합합니다.

그러나 코드가 항상 이러한 방식으로 구성되는 것은 아닙니다. 예를 들어 루프로 처리해야 하는 대량의 데이터가 있을 수 있으며 반복 횟수가 많으면 이 작업에 매우 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.

function processData () {
  for (const item of largeDataArray) {
    // Process the individual item here.
  }
}

여기서 setTimeout()를 사용하는 것은 개발자의 에르고노믹스로 인해 문제가 될 수 있으며, 개별 반복이 빠르게 실행되더라도 전체 데이터 배열을 처리하는 데 시간이 매우 오래 걸릴 수 있습니다. 이러한 요소를 종합해 볼 때 setTimeout()는 적절한 도구가 아닙니다. 적어도 이 방식으로 사용해서는 안 됩니다.

async/await를 사용하여 수익 포인트 만들기

중요한 사용자 대상 태스크가 우선순위가 낮은 태스크보다 먼저 실행되도록 하려면 태스크 큐를 잠시 중단하여 브라우저에 더 중요한 태스크를 실행할 기회를 제공함으로써 기본 스레드에 양보할 수 있습니다.

앞서 설명한 것처럼 setTimeout를 사용하여 기본 스레드에 양보할 수 있습니다. 편의성과 가독성을 높이려면 Promise 내에서 setTimeout를 호출하고 resolve 메서드를 콜백으로 전달하면 됩니다.

function yieldToMain () {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(resolve, 0);
  });
}

yieldToMain() 함수의 이점은 모든 async 함수에서 await할 수 있다는 것입니다. 이전 예시를 토대로 실행할 함수 배열을 만들고 각 함수가 실행된 후 기본 스레드에 양보할 수 있습니다.

async function saveSettings () {
  // Create an array of functions to run:
  const tasks = [
    validateForm,
    showSpinner,
    saveToDatabase,
    updateUI,
    sendAnalytics
  ]

  // Loop over the tasks:
  while (tasks.length > 0) {
    // Shift the first task off the tasks array:
    const task = tasks.shift();

    // Run the task:
    task();

    // Yield to the main thread:
    await yieldToMain();
  }
}

그 결과 한때 모놀리식 작업이 이제 별도의 작업으로 분할됩니다.

전용 스케줄러 API

setTimeout는 작업을 분할하는 효과적인 방법이지만 단점이 있습니다. 후속 작업에서 실행되도록 코드를 지연하여 기본 스레드에 항복하면 해당 작업이 큐의 끝에 추가됩니다.

페이지의 모든 코드를 제어하는 경우 작업의 우선순위를 지정하는 기능이 있는 자체 스케줄러를 만들 수 있습니다. 하지만 타사 스크립트는 스케줄러를 사용하지 않습니다. 사실상 이러한 환경에서는 작업의 우선순위를 지정할 수 없습니다. 작업을 분할하거나 사용자 상호작용에 명시적으로 양보할 수만 있습니다.

scheduler API는 태스크를 더 세분화하여 예약할 수 있는 postTask() 함수를 제공하며, 브라우저가 작업의 우선순위를 지정하여 우선순위가 낮은 태스크가 기본 스레드에 양보하도록 하는 한 가지 방법입니다. postTask()는 약속을 사용하며 다음 세 가지 priority 설정 중 하나를 허용합니다.

• 'background': 우선순위가 가장 낮은 작업
• 'user-visible': 우선순위가 중간인 태스크 priority가 설정되지 않은 경우 기본값입니다.
• 'user-blocking': 높은 우선순위로 실행해야 하는 중요한 작업에 적합합니다.

다음 코드를 예로 들 수 있습니다. 여기서 postTask() API는 가능한 가장 높은 우선순위로 세 가지 작업을 실행하고 나머지 두 가지 작업은 가능한 가장 낮은 우선순위로 실행하는 데 사용됩니다.

function saveSettings () {
  // Validate the form at high priority
  scheduler.postTask(validateForm, {priority: 'user-blocking'});

  // Show the spinner at high priority:
  scheduler.postTask(showSpinner, {priority: 'user-blocking'});

  // Update the database in the background:
  scheduler.postTask(saveToDatabase, {priority: 'background'});

  // Update the user interface at high priority:
  scheduler.postTask(updateUI, {priority: 'user-blocking'});

  // Send analytics data in the background:
  scheduler.postTask(sendAnalytics, {priority: 'background'});
};

여기서 태스크의 우선순위는 사용자 상호작용과 같이 브라우저에서 우선순위가 지정된 태스크가 필요에 따라 그 사이에서 작동할 수 있도록 예약됩니다.

다음은 postTask()을 사용하는 방법을 보여주는 간단한 예입니다. 필요에 따라 여러 TaskController 인스턴스의 우선순위를 변경하는 기능을 포함하여 작업 간에 우선순위를 공유할 수 있는 여러 TaskController 객체를 인스턴스화할 수 있습니다.

scheduler.yield() API를 사용한 연속이 포함된 내장된 yield

scheduler.yield()는 브라우저의 기본 스레드에 양보하도록 특별히 설계된 API입니다. 사용법은 이 가이드 앞부분에 설명된 yieldToMain() 함수와 유사합니다.

async function saveSettings () {
  // Create an array of functions to run:
  const tasks = [
    validateForm,
    showSpinner,
    saveToDatabase,
    updateUI,
    sendAnalytics
  ]

  // Loop over the tasks:
  while (tasks.length > 0) {
    // Shift the first task off the tasks array:
    const task = tasks.shift();

    // Run the task:
    task();

    // Yield to the main thread with the scheduler
    // API's own yielding mechanism:
    await scheduler.yield();
  }
}

이 코드는 대체로 익숙하지만 yieldToMain() 대신 await scheduler.yield()를 사용합니다.

scheduler.yield()의 이점은 연속성입니다. 즉, 태스크 세트 중간에 생성하면 다른 예약된 태스크가 생성 지점 후 동일한 순서로 계속됩니다. 이렇게 하면 서드 파티 스크립트의 코드가 코드 실행 순서를 중단하지 않습니다.

isInputPending() 사용 안 함

isInputPending() API는 사용자가 페이지와 상호작용하려고 시도했는지 확인하고 입력이 대기 중인 경우에만 산출하는 방법을 제공합니다.

이렇게 하면 대기 중인 입력이 없으면 JavaScript가 양보하고 태스크 큐의 뒷부분에서 종료되는 대신 계속 진행할 수 있습니다. 이렇게 하면 출고 의도에 설명된 대로 기본 스레드로 다시 반환되지 않을 수 있는 사이트의 성능이 크게 개선될 수 있습니다.

그러나 이 API가 출시된 이후, 특히 INP가 도입되면서 실행 취소에 대한 이해가 높아졌습니다. 이 API를 더 이상 사용하지 않는 것이 좋습니다. 대신 다음과 같은 여러 가지 이유로 입력이 대기 중인지 여부와 관계없이 항상 생성하는 것이 좋습니다.

• 경우에 따라 사용자가 상호작용했음에도 불구하고 isInputPending()가 false를 잘못 반환할 수 있습니다.
• 작업이 산출해야 하는 경우는 입력뿐만이 아닙니다. 애니메이션과 기타 일반 사용자 인터페이스 업데이트는 반응형 웹페이지를 제공하는 데 동일하게 중요할 수 있습니다.
• 이후 scheduler.postTask() 및 scheduler.yield()와 같은 생성 문제를 해결하는 더 포괄적인 수익 API가 도입되었습니다.

결론

태스크를 관리하는 것은 쉽지 않지만, 이를 통해 페이지가 사용자 상호작용에 더 빠르게 응답할 수 있습니다. 작업을 관리하고 우선순위를 지정하는 데 도움이 되는 단일 조언은 없으며 여러 가지 기법이 있습니다. 다시 한번 강조하자면 다음은 할 일을 관리할 때 고려해야 할 주요 사항입니다.

• 중요한 사용자 대상 작업의 경우 메인 스레드에 양보합니다.
• postTask()를 사용하여 작업의 우선순위를 지정합니다.
• scheduler.yield()를 사용해 보세요.
• 마지막으로 함수에서 최대한 적은 작업을 실행합니다.

이러한 도구 중 하나 이상을 사용하면 사용자의 요구사항에 우선순위를 두면서도 덜 중요한 작업도 계속 실행되도록 애플리케이션의 작업을 구성할 수 있습니다. 이렇게 하면 반응성이 높고 사용하기 더 즐거운 더 나은 사용자 환경을 만들 수 있습니다.

이 가이드를 기술적으로 검토해 주신 필립 월튼님께 감사의 말씀을 전합니다.

썸네일 이미지 출처: Unsplash, Amirali Mirhashemian 제공