리액트 동시성 모드 리소스 스케줄링: 메모리 인식 작업 관리

리액트 동시성 모드(Concurrent Mode)는 개발자가 더 반응성이 뛰어나고 성능이 좋은 사용자 인터페이스를 구축하는 데 도움이 되는 리액트의 새로운 기능 모음입니다. 그 핵심에는 다양한 작업의 실행을 관리하고 사용자 상호작용의 우선순위를 정하며, 과부하 상태에서도 부드러운 경험을 보장하는 정교한 리소스 스케줄링 메커니즘이 있습니다. 이 글에서는 리액트 동시성 모드의 리소스 스케줄링의 복잡한 부분을 깊이 파고들어, 글로벌 사용자를 위해 최적의 성능을 제공하기 위해 메모리를 관리하고 작업 우선순위를 정하는 방법을 중점적으로 다룹니다.

동시성 모드와 그 목표 이해하기

전통적인 리액트 렌더링은 동기적이고 블로킹 방식입니다. 이는 리액트가 컴포넌트 트리를 렌더링하기 시작하면 전체 트리가 렌더링될 때까지 계속되어, 메인 스레드를 차단하고 UI 업데이트를 느리게 만들 수 있습니다. 동시성 모드는 렌더링 작업을 중단, 일시 중지, 재개 또는 포기할 수 있는 기능을 도입하여 이러한 한계를 해결합니다. 이를 통해 리액트는 사용자 입력 처리, 애니메이션 페인팅, 네트워크 요청 응답 등 다른 중요한 작업과 렌더링을 번갈아 수행할 수 있습니다.

동시성 모드의 주요 목표는 다음과 같습니다:

• 반응성: 장시간 실행되는 작업이 메인 스레드를 차단하는 것을 방지하여 부드럽고 반응성 있는 사용자 인터페이스를 유지합니다.
• 우선순위 지정: 덜 긴급한 백그라운드 작업보다 사용자 상호작용(예: 타이핑, 클릭)을 우선 처리합니다.
• 비동기 렌더링: 렌더링을 더 작고 중단 가능한 작업 단위로 나눕니다.
• 사용자 경험 개선: 특히 리소스가 제한적이거나 네트워크 연결이 느린 장치에서 더 유동적이고 원활한 사용자 경험을 제공합니다.

Fiber 아키텍처: 동시성의 기반

동시성 모드는 리액트의 내부 렌더링 엔진을 완전히 재작성한 Fiber 아키텍처 위에 구축되었습니다. Fiber는 UI의 각 컴포넌트를 작업 단위(unit of work)로 나타냅니다. 이전의 스택 기반 재조정자(reconciler)와 달리, Fiber는 연결 리스트(linked list) 데이터 구조를 사용하여 작업 트리를 만듭니다. 이를 통해 리액트는 긴급도에 따라 렌더링 작업을 일시 중지, 재개 및 우선순위를 지정할 수 있습니다.

Fiber의 주요 개념:

• Fiber 노드: 작업 단위(예: 컴포넌트 인스턴스)를 나타냅니다.
• WorkLoop: Fiber 트리를 반복하며 각 Fiber 노드에서 작업을 수행하는 루프입니다.
• 스케줄러: 우선순위에 따라 다음에 처리할 Fiber 노드를 결정합니다.
• 재조정(Reconciliation): 현재 Fiber 트리와 이전 트리를 비교하여 DOM에 적용해야 할 변경 사항을 식별하는 과정입니다.

동시성 모드의 리소스 스케줄링

리소스 스케줄러는 동시성 모드에서 다양한 작업의 실행을 관리하는 역할을 합니다. 긴급도에 따라 작업의 우선순위를 정하고 그에 따라 리소스(CPU 시간, 메모리)를 할당합니다. 스케줄러는 가장 중요한 작업이 먼저 완료되도록 보장하기 위해 다양한 기술을 사용하며, 덜 긴급한 작업은 나중으로 연기합니다.

작업 우선순위 지정

리액트 동시성 모드는 작업이 실행되는 순서를 결정하기 위해 우선순위 기반 스케줄링 시스템을 사용합니다. 작업은 중요도에 따라 다른 우선순위가 할당됩니다. 일반적인 우선순위는 다음과 같습니다:

• 즉시(Immediate) 우선순위: 사용자 입력 처리와 같이 즉시 완료되어야 하는 작업에 사용됩니다.
• 사용자 차단(User-Blocking) 우선순위: 사용자 작업에 대한 UI 업데이트와 같이 사용자가 UI와 상호작용하는 것을 차단하는 작업에 사용됩니다.
• 보통(Normal) 우선순위: 중요하지 않은 UI 부분을 렌더링하는 것과 같이 시간이 중요하지 않은 작업에 사용됩니다.
• 낮음(Low) 우선순위: 즉시 보이지 않는 콘텐츠를 사전 렌더링하는 것과 같이 나중으로 연기할 수 있는 작업에 사용됩니다.
• 유휴(Idle) 우선순위: 백그라운드 데이터 가져오기와 같이 브라우저가 유휴 상태일 때만 실행되는 작업에 사용됩니다.

스케줄러는 이러한 우선순위를 사용하여 다음에 실행할 작업을 결정합니다. 우선순위가 높은 작업은 우선순위가 낮은 작업보다 먼저 실행됩니다. 이를 통해 시스템에 과부하가 걸린 경우에도 가장 중요한 작업이 먼저 완료되도록 보장합니다.

중단 가능한 렌더링

동시성 모드의 주요 기능 중 하나는 중단 가능한 렌더링입니다. 이는 우선순위가 더 높은 작업을 실행해야 할 경우 스케줄러가 렌더링 작업을 중단할 수 있음을 의미합니다. 예를 들어, 리액트가 큰 컴포넌트 트리를 렌더링하는 동안 사용자가 입력 필드에 입력을 시작하면, 스케줄러는 렌더링 작업을 중단하고 사용자 입력을 먼저 처리할 수 있습니다. 이를 통해 리액트가 복잡한 렌더링 작업을 수행하는 중에도 UI가 반응성을 유지할 수 있습니다.

렌더링 작업이 중단되면 리액트는 Fiber 트리의 현재 상태를 저장합니다. 스케줄러가 렌더링 작업을 재개하면 처음부터 다시 시작할 필요 없이 중단된 지점부터 계속할 수 있습니다. 이는 특히 크고 복잡한 UI를 다룰 때 리액트 애플리케이션의 성능을 크게 향상시킵니다.

타임 슬라이싱(Time Slicing)

타임 슬라이싱은 리소스 스케줄러가 리액트 애플리케이션의 반응성을 향상시키기 위해 사용하는 또 다른 기술입니다. 타임 슬라이싱은 렌더링 작업을 더 작은 작업 덩어리(chunk)로 나누는 것을 포함합니다. 그런 다음 스케줄러는 각 작업 덩어리에 짧은 시간("타임 슬라이스")을 할당합니다. 타임 슬라이스가 만료된 후, 스케줄러는 실행해야 할 우선순위가 더 높은 작업이 있는지 확인합니다. 만약 있다면 스케줄러는 현재 작업을 중단하고 우선순위가 더 높은 작업을 실행합니다. 그렇지 않으면 스케줄러는 현재 작업을 완료하거나 다른 우선순위가 높은 작업이 도착할 때까지 계속합니다.

타임 슬라이싱은 장시간 실행되는 렌더링 작업이 메인 스레드를 오랜 시간 동안 차단하는 것을 방지합니다. 이는 리액트가 복잡한 렌더링 작업을 수행할 때에도 부드럽고 반응성 있는 사용자 인터페이스를 유지하는 데 도움이 됩니다.

메모리 인식 작업 관리

리액트 동시성 모드의 리소스 스케줄링은 메모리 사용량도 고려합니다. 리액트는 특히 리소스가 제한된 장치에서 성능을 향상시키기 위해 메모리 할당 및 가비지 컬렉션을 최소화하는 것을 목표로 합니다. 이는 여러 전략을 통해 달성됩니다:

객체 풀링(Object Pooling)

객체 풀링은 새 객체를 만드는 대신 기존 객체를 재사용하는 기술입니다. 이는 리액트 애플리케이션이 할당하는 메모리 양을 크게 줄일 수 있습니다. 리액트는 Fiber 노드 및 업데이트 큐와 같이 자주 생성되고 소멸되는 객체에 대해 객체 풀링을 사용합니다.

객체가 더 이상 필요하지 않으면 가비지 컬렉션되는 대신 풀(pool)로 반환됩니다. 다음에 해당 유형의 객체가 필요할 때, 처음부터 새로 만드는 대신 풀에서 가져옵니다. 이는 메모리 할당 및 가비지 컬렉션의 오버헤드를 줄여 리액트 애플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

가비지 컬렉션 민감성

동시성 모드는 가비지 컬렉션에 민감하도록 설계되었습니다. 스케줄러는 가비지 컬렉션이 성능에 미치는 영향을 최소화하는 방식으로 작업을 스케줄링하려고 시도합니다. 예를 들어, 스케줄러는 가비지 컬렉션 주기를 유발할 수 있는 다량의 객체를 한 번에 생성하는 것을 피할 수 있습니다. 또한 특정 시점의 메모리 사용량을 줄이기 위해 작업을 더 작은 덩어리로 수행하려고 시도합니다.

중요하지 않은 작업 연기

사용자 상호작용의 우선순위를 정하고 중요하지 않은 작업을 연기함으로써 리액트는 특정 시점에 사용되는 메모리 양을 줄일 수 있습니다. 사용자에게 즉시 보이지 않는 콘텐츠를 사전 렌더링하는 것과 같이 즉시 필요하지 않은 작업은 시스템이 덜 바쁠 때 나중으로 연기될 수 있습니다. 이는 애플리케이션의 메모리 사용량을 줄이고 전반적인 성능을 향상시킵니다.

실용적인 예제 및 사용 사례

리액트 동시성 모드의 리소스 스케줄링이 사용자 경험을 어떻게 개선할 수 있는지 몇 가지 실용적인 예제를 살펴보겠습니다:

예제 1: 입력 처리

여러 입력 필드와 복잡한 유효성 검사 로직이 있는 양식을 상상해 보세요. 전통적인 리액트 애플리케이션에서는 입력 필드에 입력하면 전체 양식의 동기적 업데이트가 발생하여 눈에 띄는 지연이 발생할 수 있습니다. 동시성 모드를 사용하면 리액트는 사용자 입력 처리의 우선순위를 정하여 유효성 검사 로직이 복잡하더라도 UI가 반응성을 유지하도록 보장할 수 있습니다. 사용자가 입력하면 리액트는 즉시 입력 필드를 업데이트합니다. 그런 다음 유효성 검사 로직은 더 낮은 우선순위의 백그라운드 작업으로 실행되어 사용자의 타이핑 경험을 방해하지 않도록 합니다. 다른 문자 집합으로 데이터를 입력하는 해외 사용자의 경우, 특히 성능이 낮은 프로세서를 가진 장치에서 이러한 반응성은 매우 중요합니다.

예제 2: 데이터 가져오기

여러 API의 데이터를 표시하는 대시보드를 생각해 보세요. 전통적인 리액트 애플리케이션에서는 모든 데이터를 한 번에 가져오면 모든 요청이 완료될 때까지 UI가 차단될 수 있습니다. 동시성 모드를 사용하면 리액트는 데이터를 비동기적으로 가져오고 UI를 점진적으로 렌더링할 수 있습니다. 가장 중요한 데이터는 먼저 가져와 표시하고, 덜 중요한 데이터는 나중에 가져와 표시할 수 있습니다. 이는 더 빠른 초기 로드 시간과 더 반응성 있는 사용자 경험을 제공합니다. 전 세계적으로 사용되는 주식 거래 애플리케이션을 상상해 보세요. 다른 시간대에 있는 거래자들은 실시간 데이터 업데이트가 필요합니다. 동시성 모드는 중요한 주식 정보를 즉시 표시하면서 덜 중요한 시장 분석은 백그라운드에서 로드하여, 전 세계적으로 다양한 네트워크 속도에서도 반응성 있는 경험을 제공합니다.

예제 3: 애니메이션

애니메이션은 계산 비용이 많이 들어 프레임 드롭과 버벅거리는 사용자 경험을 유발할 수 있습니다. 동시성 모드를 사용하면 리액트는 애니메이션의 우선순위를 정하여 다른 작업이 백그라운드에서 실행 중일 때도 부드럽게 렌더링되도록 보장할 수 있습니다. 애니메이션 작업에 높은 우선순위를 할당함으로써 리액트는 애니메이션 프레임이 제시간에 렌더링되도록 하여 시각적으로 매력적인 경험을 제공합니다. 예를 들어, 상품 페이지 간 전환에 애니메이션을 사용하는 전자상거래 사이트는 해외 쇼핑객에게 기기나 위치에 관계없이 유연하고 시각적으로 즐거운 경험을 보장할 수 있습니다.

동시성 모드 활성화하기

리액트 애플리케이션에서 동시성 모드를 활성화하려면 기존의 `ReactDOM.render` API 대신 `createRoot` API를 사용해야 합니다. 다음은 예제입니다:

import React from 'react';
import { createRoot } from 'react-dom/client';
import App from './App';

const container = document.getElementById('root');
const root = createRoot(container); // TypeScript를 사용하는 경우 createRoot(container!)
root.render();

또한 컴포넌트가 동시성 모드와 호환되는지 확인해야 합니다. 이는 컴포넌트가 부작용이나 변경 가능한 상태에 의존하지 않는 순수 함수여야 함을 의미합니다. 클래스 컴포넌트를 사용하고 있다면 훅(hook)이 있는 함수형 컴포넌트로 마이그레이션하는 것을 고려해야 합니다.

동시성 모드에서 메모리 최적화를 위한 모범 사례

리액트 동시성 모드 애플리케이션에서 메모리 사용량을 최적화하기 위한 몇 가지 모범 사례는 다음과 같습니다:

• 불필요한 리렌더링 피하기: `React.memo`와 `useMemo`를 사용하여 props가 변경되지 않았을 때 컴포넌트가 리렌더링되는 것을 방지하세요. 이는 리액트가 해야 할 작업의 양을 크게 줄이고 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 지연 로딩(lazy loading) 사용하기: 컴포넌트가 필요할 때만 로드하세요. 이는 애플리케이션의 초기 로드 시간을 줄이고 반응성을 향상시킬 수 있습니다.
• 이미지 최적화하기: 최적화된 이미지를 사용하여 애플리케이션의 크기를 줄이세요. 이는 로드 시간을 개선하고 애플리케이션이 사용하는 메모리 양을 줄일 수 있습니다.
• 코드 분할(code splitting) 사용하기: 코드를 필요에 따라 로드할 수 있는 더 작은 덩어리로 나누세요. 이는 애플리케이션의 초기 로드 시간을 줄이고 반응성을 향상시킬 수 있습니다.
• 메모리 누수 방지하기: 컴포넌트가 언마운트될 때 사용 중인 모든 리소스를 정리해야 합니다. 이는 메모리 누수를 방지하고 애플리케이션의 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 특히, 구독 해지, 타이머 취소 및 보유하고 있는 기타 리소스를 해제해야 합니다.
• 애플리케이션 프로파일링하기: 리액트 프로파일러를 사용하여 애플리케이션의 성능 병목 현상을 식별하세요. 이는 성능을 개선하고 메모리 사용량을 줄일 수 있는 영역을 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

국제화 및 접근성 고려사항

전 세계 사용자를 대상으로 리액트 애플리케이션을 구축할 때는 국제화(i18n)와 접근성(a11y)을 고려하는 것이 중요합니다. 렌더링의 비동기적 특성이 장애가 있는 사용자나 다른 지역의 사용자 경험에 영향을 미칠 수 있으므로, 동시성 모드를 사용할 때 이러한 고려사항은 더욱 중요해집니다.

국제화(Internationalization)

• i18n 라이브러리 사용: `react-intl` 또는 `i18next`와 같은 라이브러리를 사용하여 번역을 관리하고 다른 로케일을 처리하세요. UI를 차단하지 않도록 번역이 비동기적으로 로드되도록 하세요.
• 날짜 및 숫자 서식 지정: 사용자의 로케일에 따라 날짜, 숫자, 통화에 적절한 서식을 사용하세요.
• 오른쪽에서 왼쪽으로 쓰는 언어 지원: 애플리케이션이 오른쪽에서 왼쪽으로 쓰는 언어를 지원해야 하는 경우, 레이아웃과 스타일링이 해당 언어와 호환되도록 하세요.
• 지역적 차이 고려: 문화적 차이를 인지하고 콘텐츠와 디자인을 그에 맞게 조정하세요. 예를 들어, 색상 상징, 이미지, 심지어 버튼 배치까지도 다른 문화권에서는 다른 의미를 가질 수 있습니다. 모든 사용자에게 이해되지 않을 수 있는 문화적으로 특정한 관용구나 속어 사용을 피하세요. 간단한 예로 날짜 형식(MM/DD/YYYY 대 DD/MM/YYYY)을 원활하게 처리해야 합니다.

접근성(Accessibility)

• 시맨틱 HTML 사용: 시맨틱 HTML 요소를 사용하여 콘텐츠에 구조와 의미를 부여하세요. 이는 스크린 리더 및 기타 보조 기술이 애플리케이션을 더 쉽게 이해하도록 만듭니다.
• 이미지에 대체 텍스트 제공: 시각 장애가 있는 사용자가 이미지의 내용을 이해할 수 있도록 항상 이미지에 대체 텍스트를 제공하세요.
• ARIA 속성 사용: ARIA 속성을 사용하여 보조 기술에 애플리케이션에 대한 추가 정보를 제공하세요.
• 키보드 접근성 보장: 애플리케이션의 모든 상호작용 요소가 키보드를 통해 접근 가능하도록 하세요.
• 보조 기술로 테스트하기: 스크린 리더 및 기타 보조 기술로 애플리케이션을 테스트하여 모든 사용자가 접근할 수 있는지 확인하세요. 모든 언어에 대해 올바른 렌더링을 보장하기 위해 국제 문자 집합으로 테스트하세요.

결론

리액트 동시성 모드의 리소스 스케줄링과 메모리 인식 작업 관리는 성능이 뛰어나고 반응성이 좋은 사용자 인터페이스를 구축하기 위한 강력한 도구입니다. 사용자 상호작용의 우선순위를 정하고, 중요하지 않은 작업을 연기하며, 메모리 사용을 최적화함으로써 기기나 네트워크 조건에 관계없이 전 세계 사용자에게 원활한 경험을 제공하는 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 이러한 기능을 수용하는 것은 사용자 경험을 향상시킬 뿐만 아니라 모두를 위한 더 포용적이고 접근성 있는 웹에 기여할 것입니다. 리액트가 계속 발전함에 따라, 동시성 모드를 이해하고 활용하는 것은 현대적이고 고성능의 웹 애플리케이션을 구축하는 데 매우 중요할 것입니다.