2025년 9월 10일한국어

JavaScript 실행이 브라우저 렌더링 파이프라인의 각 단계에 어떤 영향을 미치는지 알아보고, 웹 성능과 사용자 경험을 개선하기 위해 코드를 최적화하는 전략을 배워보세요.

브라우저 렌더링 파이프라인: JavaScript가 웹 성능에 미치는 영향

브라우저 렌더링 파이프라인은 웹 브라우저가 HTML, CSS, JavaScript 코드를 사용자 화면의 시각적 표현으로 변환하기 위해 거치는 일련의 단계입니다. 이 파이프라인을 이해하는 것은 고성능 웹 애플리케이션을 구축하려는 모든 웹 개발자에게 매우 중요합니다. 강력하고 동적인 언어인 JavaScript는 이 파이프라인의 각 단계에 상당한 영향을 미칩니다. 이 글에서는 브라우저 렌더링 파이프라인을 심층적으로 살펴보고 JavaScript 실행이 성능에 미치는 영향을 탐구하며, 최적화를 위한 실행 가능한 전략을 제공합니다.

브라우저 렌더링 파이프라인의 이해

렌더링 파이프라인은 크게 다음과 같은 단계로 나눌 수 있습니다:

HTML 파싱: 브라우저는 HTML 마크업을 파싱하여 HTML 요소와 그 관계를 나타내는 트리 구조인 문서 객체 모델(DOM, Document Object Model)을 구성합니다.
CSS 파싱: 브라우저는 외부 및 인라인 CSS 스타일시트를 모두 파싱하여 CSS 규칙과 속성을 나타내는 또 다른 트리 구조인 CSS 객체 모델(CSSOM, CSS Object Model)을 생성합니다.
결합(Attachment): 브라우저는 DOM과 CSSOM을 결합하여 렌더 트리를 생성합니다. 렌더 트리는 콘텐츠를 표시하는 데 필요한 노드만 포함하며, <head>와 같은 요소나 `display: none` 속성을 가진 요소는 생략됩니다. 각 보이는 DOM 노드에는 해당하는 CSSOM 규칙이 첨부됩니다.
레이아웃 (리플로우): 브라우저는 렌더 트리에 있는 각 요소의 위치와 크기를 계산합니다. 이 과정을 '리플로우(reflow)'라고도 합니다.
페인팅 (리페인트): 브라우저는 계산된 레이아웃 정보와 적용된 스타일을 사용하여 렌더 트리의 각 요소를 화면에 그립니다. 이 과정을 '리페인트(repaint)'라고도 합니다.
합성(Compositing): 브라우저는 여러 레이어를 결합하여 화면에 표시될 최종 이미지를 만듭니다. 최신 브라우저는 종종 합성을 위해 하드웨어 가속을 사용하여 성능을 향상시킵니다.

JavaScript가 렌더링 파이프라인에 미치는 영향

JavaScript는 다양한 단계에서 렌더링 파이프라인에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 잘못 작성되었거나 비효율적인 JavaScript 코드는 성능 병목 현상을 유발하여 페이지 로드 시간 지연, 버벅거리는 애니메이션, 그리고 좋지 않은 사용자 경험으로 이어질 수 있습니다.

1. 파서 차단

브라우저가 HTML에서 <script> 태그를 만나면, 일반적으로 HTML 문서 파싱을 일시 중지하고 JavaScript 코드를 다운로드하여 실행합니다. 이는 JavaScript가 DOM을 수정할 수 있기 때문에 브라우저가 계속 진행하기 전에 DOM이 최신 상태인지 확인해야 하기 때문입니다. 이러한 차단 동작은 페이지의 초기 렌더링을 상당히 지연시킬 수 있습니다.

예시:

HTML 문서의 <head>에 큰 JavaScript 파일이 있는 시나리오를 생각해 보세요:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>My Website</title>
  <script src="large-script.js"></script>
</head>
<body>
  <h1>Welcome to My Website</h1>
  <p>Some content here.</p>
</body>
</html>

이 경우, 브라우저는 HTML 파싱을 중단하고 `large-script.js`가 다운로드되고 실행될 때까지 기다린 후에야 <h1> 및 <p> 요소를 렌더링합니다. 이는 초기 페이지 로드에서 눈에 띄는 지연을 초래할 수 있습니다.

파서 차단을 최소화하는 해결책:

`async` 또는 `defer` 속성 사용: `async` 속성은 파서를 차단하지 않고 스크립트를 다운로드할 수 있게 하며, 스크립트는 다운로드되는 즉시 실행됩니다. `defer` 속성 또한 파서를 차단하지 않고 스크립트를 다운로드하게 하지만, 스크립트는 HTML 파싱이 완료된 후 HTML에 나타난 순서대로 실행됩니다.
<body> 태그 끝에 스크립트 배치: 스크립트를 <body> 태그 끝에 배치하면 브라우저는 스크립트를 만나기 전에 HTML을 파싱하고 DOM을 구축할 수 있습니다. 이를 통해 브라우저는 페이지의 초기 콘텐츠를 더 빨리 렌더링할 수 있습니다.

`async` 사용 예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>My Website</title>
  <script src="large-script.js" async></script>
</head>
<body>
  <h1>Welcome to My Website</h1>
  <p>Some content here.</p>
</body>
</html>

이 경우, 브라우저는 HTML 파싱을 차단하지 않고 `large-script.js`를 비동기적으로 다운로드합니다. 스크립트는 다운로드되는 즉시 실행되며, 전체 HTML 문서가 파싱되기 전에 실행될 수 있습니다.

`defer` 사용 예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>My Website</title>
  <script src="large-script.js" defer></script>
</head>
<body>
  <h1>Welcome to My Website</h1>
  <p>Some content here.</p>
</body>
</html>

이 경우, 브라우저는 HTML 파싱을 차단하지 않고 `large-script.js`를 비동기적으로 다운로드합니다. 스크립트는 전체 HTML 문서가 파싱된 후 HTML에 나타난 순서대로 실행됩니다.

2. DOM 조작

JavaScript는 종종 DOM을 조작하여 요소와 속성을 추가, 제거 또는 수정하는 데 사용됩니다. 빈번하거나 복잡한 DOM 조작은 리플로우와 리페인트를 유발할 수 있으며, 이는 성능에 큰 영향을 미칠 수 있는 비용이 많이 드는 작업입니다.

예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>DOM Manipulation Example</title>
</head>
<body>
  <ul id="myList">
    <li>Item 1</li>
    <li>Item 2</li>
  </ul>
  <script>
    const myList = document.getElementById('myList');
    for (let i = 3; i <= 10; i++) {
      const listItem = document.createElement('li');
      listItem.textContent = `Item ${i}`;
      myList.appendChild(listItem);
    }
  </script>
</body>
</html>

이 예시에서 스크립트는 순서 없는 목록에 8개의 새로운 리스트 아이템을 추가합니다. 각 `appendChild` 작업은 브라우저가 레이아웃을 다시 계산하고 목록을 다시 그려야 하므로 리플로우와 리페인트를 유발합니다.

DOM 조작 최적화 해결책:

DOM 조작 최소화: DOM 조작 횟수를 최대한 줄이세요. DOM을 여러 번 수정하는 대신 변경 사항을 일괄적으로 처리하세요.
DocumentFragment 사용: DocumentFragment를 생성하고, 프래그먼트에 모든 DOM 조작을 수행한 다음, 한 번에 실제 DOM에 프래그먼트를 추가하세요. 이는 리플로우와 리페인트 횟수를 줄여줍니다.
DOM 요소 캐싱: 동일한 요소에 대해 DOM을 반복적으로 쿼리하는 것을 피하세요. 요소를 변수에 저장하고 재사용하세요.
효율적인 선택자 사용: 요소를 타겟팅할 때 특정하고 효율적인 선택자(예: ID)를 사용하세요. 복잡하거나 비효율적인 선택자(예: 불필요한 DOM 트리 순회) 사용을 피하세요.
불필요한 리플로우 및 리페인트 피하기: `width`, `height`, `margin`, `padding`과 같은 특정 CSS 속성은 변경될 때 리플로우와 리페인트를 유발할 수 있습니다. 이러한 속성을 자주 변경하는 것을 피하세요.

DocumentFragment 사용 예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>DOM Manipulation Example</title>
</head>
<body>
  <ul id="myList">
    <li>Item 1</li>
    <li>Item 2</li>
  </ul>
  <script>
    const myList = document.getElementById('myList');
    const fragment = document.createDocumentFragment();
    for (let i = 3; i <= 10; i++) {
      const listItem = document.createElement('li');
      listItem.textContent = `Item ${i}`;
      fragment.appendChild(listItem);
    }
    myList.appendChild(fragment);
  </script>
</body>
</html>

이 예시에서는 모든 새로운 리스트 아이템이 먼저 DocumentFragment에 추가된 다음, 프래그먼트가 순서 없는 목록에 추가됩니다. 이는 리플로우와 리페인트 횟수를 단 한 번으로 줄여줍니다.

3. 비용이 많이 드는 작업

특정 JavaScript 작업은 본질적으로 비용이 많이 들고 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

복잡한 계산: JavaScript에서 복잡한 수학 계산이나 데이터 처리를 수행하면 상당한 CPU 리소스를 소비할 수 있습니다.
큰 데이터 구조: 큰 배열이나 객체로 작업하면 메모리 사용량이 증가하고 처리 속도가 느려질 수 있습니다.
정규 표현식: 복잡한 정규 표현식은 특히 큰 문자열에서 실행 속도가 느릴 수 있습니다.

예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Expensive Operation Example</title>
</head>
<body>
  <div id="result"></div>
  <script>
    const resultDiv = document.getElementById('result');
    let largeArray = [];
    for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
      largeArray.push(Math.random());
    }
    const startTime = performance.now();
    largeArray.sort(); // Expensive operation
    const endTime = performance.now();
    const executionTime = endTime - startTime;
    resultDiv.textContent = `Execution time: ${executionTime} ms`;
  </script>
</body>
</html>

이 예시에서 스크립트는 난수로 구성된 큰 배열을 생성한 다음 정렬합니다. 큰 배열을 정렬하는 것은 상당한 시간이 걸릴 수 있는 비용이 많이 드는 작업입니다.

비용이 많이 드는 작업 최적화 해결책:

알고리즘 최적화: 효율적인 알고리즘과 데이터 구조를 사용하여 필요한 처리량을 최소화하세요.
웹 워커(Web Worker) 사용: 비용이 많이 드는 작업을 웹 워커에 오프로드하세요. 웹 워커는 백그라운드에서 실행되며 메인 스레드를 차단하지 않습니다.
결과 캐싱: 비용이 많이 드는 작업의 결과를 캐시하여 매번 다시 계산할 필요가 없도록 하세요.
디바운싱(Debouncing) 및 스로틀링(Throttling): 함수 호출 빈도를 제한하기 위해 디바운싱 또는 스로틀링 기법을 구현하세요. 이는 스크롤이나 리사이즈 이벤트와 같이 자주 트리거되는 이벤트 핸들러에 유용합니다.

웹 워커(Web Worker) 사용 예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Expensive Operation Example</title>
</head>
<body>
  <div id="result"></div>
  <script>
    const resultDiv = document.getElementById('result');
    if (window.Worker) {
      const myWorker = new Worker('worker.js');
      myWorker.onmessage = function(event) {
        const executionTime = event.data;
        resultDiv.textContent = `Execution time: ${executionTime} ms`;
      };
      myWorker.postMessage(''); // Start the worker
    } else {
      resultDiv.textContent = 'Web Workers are not supported in this browser.';
    }
  </script>
</body>
</html>

worker.js:


self.onmessage = function(event) {
  let largeArray = [];
  for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
    largeArray.push(Math.random());
  }
  const startTime = performance.now();
  largeArray.sort(); // Expensive operation
  const endTime = performance.now();
  const executionTime = endTime - startTime;
  self.postMessage(executionTime);
}

이 예시에서는 정렬 작업이 웹 워커에서 수행됩니다. 웹 워커는 백그라운드에서 실행되며 메인 스레드를 차단하지 않습니다. 이를 통해 정렬이 진행되는 동안 UI가 반응성을 유지할 수 있습니다.

4. 서드파티 스크립트(Third-Party Scripts)

많은 웹 애플리케이션은 분석, 광고, 소셜 미디어 통합 및 기타 기능을 위해 서드파티 스크립트에 의존합니다. 이러한 스크립트는 최적화가 잘 되어 있지 않거나, 대용량 데이터를 다운로드하거나, 비용이 많이 드는 작업을 수행할 수 있으므로 종종 상당한 성능 오버헤드의 원인이 될 수 있습니다.

예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Third-Party Script Example</title>
  <script src="https://example.com/analytics.js"></script>
</head>
<body>
  <h1>Welcome to My Website</h1>
  <p>Some content here.</p>
</body>
</html>

이 예시에서 스크립트는 서드파티 도메인에서 분석 스크립트를 로드합니다. 이 스크립트의 로드 또는 실행 속도가 느리면 페이지 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

서드파티 스크립트 최적화 해결책:

스크립트 비동기 로드: `async` 또는 `defer` 속성을 사용하여 파서를 차단하지 않고 서드파티 스크립트를 비동기적으로 로드하세요.
필요할 때만 스크립트 로드: 실제로 필요할 때만 서드파티 스크립트를 로드하세요. 예를 들어, 사용자가 상호작용할 때만 소셜 미디어 위젯을 로드합니다.
콘텐츠 전송 네트워크(CDN) 사용: CDN을 사용하여 사용자에게 지리적으로 가까운 위치에서 서드파티 스크립트를 제공하세요.
서드파티 스크립트 성능 모니터링: 성능 모니터링 도구를 사용하여 서드파티 스크립트의 성능을 추적하고 병목 현상을 식별하세요.
대안 고려: 성능이 더 좋거나 풋프린트가 더 작은 대안 솔루션을 탐색하세요.

5. 이벤트 리스너

이벤트 리스너를 사용하면 JavaScript 코드가 사용자 상호작용 및 기타 이벤트에 응답할 수 있습니다. 그러나 너무 많은 이벤트 리스너를 첨부하거나 비효율적인 이벤트 핸들러를 사용하면 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Event Listener Example</title>
</head>
<body>
  <ul id="myList">
    <li>Item 1</li>
    <li>Item 2</li>
    <li>Item 3</li>
  </ul>
  <script>
    const listItems = document.querySelectorAll('#myList li');
    for (let i = 0; i < listItems.length; i++) {
      listItems[i].addEventListener('click', function() {
        alert(`You clicked on item ${i + 1}`);
      });
    }
  </script>
</body>
</html>

이 예시에서 스크립트는 각 리스트 아이템에 클릭 이벤트 리스너를 첨부합니다. 이 방법은 작동하지만, 특히 목록에 많은 수의 아이템이 포함된 경우 가장 효율적인 접근 방식은 아닙니다.

이벤트 리스너 최적화 해결책:

이벤트 위임 사용: 개별 요소에 이벤트 리스너를 첨부하는 대신, 부모 요소에 단일 이벤트 리스너를 첨부하고 이벤트 위임을 사용하여 자식 요소의 이벤트를 처리하세요.
불필요한 이벤트 리스너 제거: 더 이상 필요하지 않은 이벤트 리스너는 제거하세요.
효율적인 이벤트 핸들러 사용: 이벤트 핸들러 내부의 코드를 최적화하여 필요한 처리량을 최소화하세요.
이벤트 핸들러 스로틀링 또는 디바운싱: 스크롤이나 리사이즈 이벤트와 같이 자주 발생하는 이벤트의 경우, 스로틀링 또는 디바운싱 기법을 사용하여 이벤트 핸들러 호출 빈도를 제한하세요.

이벤트 위임 사용 예시:


<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Event Listener Example</title>
</head>
<body>
  <ul id="myList">
    <li>Item 1</li>
    <li>Item 2</li>
    <li>Item 3</li>
  </ul>
  <script>
    const myList = document.getElementById('myList');
    myList.addEventListener('click', function(event) {
      if (event.target.tagName === 'LI') {
        const index = Array.prototype.indexOf.call(myList.children, event.target);
        alert(`You clicked on item ${index + 1}`);
      }
    });
  </script>
</body>
</html>

이 예시에서는 단일 클릭 이벤트 리스너가 순서 없는 목록에 첨부됩니다. 리스트 아이템을 클릭하면 이벤트 리스너는 이벤트의 대상이 리스트 아이템인지 확인합니다. 만약 그렇다면, 이벤트 리스너가 이벤트를 처리합니다. 이 접근 방식은 각 리스트 아이템에 개별적으로 클릭 이벤트 리스너를 첨부하는 것보다 더 효율적입니다.

JavaScript 성능 측정 및 개선 도구

JavaScript 성능을 측정하고 개선하는 데 도움이 되는 여러 도구가 있습니다:

브라우저 개발자 도구: 최신 브라우저에는 JavaScript 코드를 프로파일링하고, 성능 병목 현상을 식별하며, 렌더링 파이프라인을 분석할 수 있는 내장 개발자 도구가 함께 제공됩니다.
Lighthouse: Lighthouse는 웹 페이지의 품질을 개선하기 위한 오픈 소스 자동화 도구입니다. 성능, 접근성, 프로그레시브 웹 앱, SEO 등에 대한 감사를 제공합니다.
WebPageTest: WebPageTest는 다양한 위치와 브라우저에서 웹사이트의 성능을 테스트할 수 있는 무료 도구입니다.
PageSpeed Insights: PageSpeed Insights는 웹 페이지의 콘텐츠를 분석한 다음 해당 페이지를 더 빠르게 만들기 위한 제안을 생성합니다.
성능 모니터링 도구: 웹 애플리케이션의 성능을 실시간으로 추적하는 데 도움이 되는 여러 상용 성능 모니터링 도구가 있습니다.

결론

JavaScript는 브라우저 렌더링 파이프라인에서 중요한 역할을 합니다. JavaScript 실행이 성능에 미치는 영향을 이해하는 것은 고성능 웹 애플리케이션을 구축하는 데 필수적입니다. 이 글에서 설명한 최적화 전략을 따르면 렌더링 파이프라인에 대한 JavaScript의 영향을 최소화하고 부드럽고 반응성이 좋은 사용자 경험을 제공할 수 있습니다. 항상 웹사이트의 성능을 측정하고 모니터링하여 병목 현상을 식별하고 해결하는 것을 잊지 마세요.

이 가이드는 JavaScript가 브라우저 렌더링 파이프라인에 미치는 영향을 이해하기 위한 견고한 기초를 제공합니다. 이러한 기술을 계속 탐색하고 실험하여 웹 개발 기술을 연마하고 전 세계 사용자를 위한 탁월한 사용자 경험을 구축하세요.