React 스케줄러 협력적 멀티태스킹: 태스크 양보 전략 마스터하기

현대 웹 개발 분야에서 원활하고 반응성이 뛰어난 사용자 경험을 제공하는 것은 가장 중요합니다. 사용자들은 복잡한 작업이 백그라운드에서 실행될 때에도 애플리케이션이 자신의 상호작용에 즉각적으로 반응하기를 기대합니다. 이러한 기대는 JavaScript의 싱글 스레드 특성에 상당한 부담을 줍니다. 전통적인 접근 방식은 계산량이 많은 작업이 메인 스레드를 차단할 때 UI 멈춤 현상이나 느린 반응을 초래하는 경우가 많습니다. 바로 이 지점에서 협력적 멀티태스킹, 더 구체적으로는 React 스케줄러와 같은 프레임워크 내의 태스크 양보 전략이 필수 불가결해집니다.

React의 내부 스케줄러는 UI 업데이트가 적용되는 방식을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다. 오랫동안 React의 렌더링은 대부분 동기적이었습니다. 이는 작은 애플리케이션에는 효과적이었지만, 더 까다로운 시나리오에서는 어려움을 겪었습니다. React 18과 동시성 렌더링 기능의 도입은 패러다임의 전환을 가져왔습니다. 이 전환의 핵심에는 렌더링 작업을 더 작고 관리 가능한 덩어리로 나누기 위해 협력적 멀티태스킹을 사용하는 정교한 스케줄러가 있습니다. 이 블로그 포스트에서는 React 스케줄러의 협력적 멀티태스킹, 특히 태스크 양보 전략에 대해 깊이 파고들어 그것이 어떻게 작동하는지, 그리고 개발자들이 이를 활용하여 전 세계적으로 더 성능이 좋고 반응성이 뛰어난 애플리케이션을 구축할 수 있는지 설명할 것입니다.

JavaScript의 싱글 스레드 특성과 블로킹 문제 이해하기

React 스케줄러에 대해 알아보기 전에 근본적인 과제인 JavaScript의 실행 모델을 파악하는 것이 중요합니다. 대부분의 브라우저 환경에서 JavaScript는 단일 스레드에서 실행됩니다. 이는 한 번에 하나의 작업만 실행될 수 있음을 의미합니다. 이것이 개발의 일부 측면을 단순화하기도 하지만, UI 집약적인 애플리케이션에는 심각한 문제를 제기합니다. 복잡한 데이터 처리, 무거운 계산 또는 광범위한 DOM 조작과 같은 장기 실행 작업이 메인 스레드를 차지하면 다른 중요한 작업의 실행을 막습니다. 이러한 블로킹되는 작업에는 다음이 포함됩니다:

• 사용자 입력에 응답하기 (클릭, 타이핑, 스크롤)
• 애니메이션 실행하기
• UI 업데이트를 포함한 다른 JavaScript 작업 실행하기
• 네트워크 요청 처리하기

이러한 블로킹 동작의 결과는 좋지 않은 사용자 경험입니다. 사용자들은 멈춘 인터페이스, 지연된 응답, 또는 버벅이는 애니메이션을 보게 되어 좌절하고 애플리케이션을 떠나게 될 수 있습니다. 이는 종종 "블로킹 문제"라고도 합니다.

전통적인 동기식 렌더링의 한계

동시성 이전 React 시대에는 렌더링 업데이트가 일반적으로 동기적이었습니다. 컴포넌트의 상태나 props가 변경되면 React는 즉시 해당 컴포넌트와 그 자식들을 다시 렌더링했습니다. 만약 이 재렌더링 과정에 상당한 양의 작업이 포함되면, 메인 스레드를 차단하여 앞서 언급한 성능 문제를 야기할 수 있었습니다. 수백 밀리초가 걸리는 복잡한 목록 렌더링 작업이나 빽빽한 데이터 시각화를 상상해 보세요. 이 시간 동안 사용자의 상호작용은 무시되어 반응하지 않는 애플리케이션을 만들었습니다.

협력적 멀티태스킹이 해결책인 이유

협력적 멀티태스킹은 태스크들이 자발적으로 CPU의 제어권을 다른 태스크들에게 양보하는 시스템입니다. 운영체제에서 사용되는 선점형 멀티태스킹(OS가 언제든지 태스크를 중단시킬 수 있는)과 달리, 협력적 멀티태스킹은 태스크들 스스로가 언제 멈추고 다른 태스크들이 실행되도록 할지 결정하는 데 의존합니다. JavaScript와 React의 맥락에서 이는 긴 렌더링 태스크를 더 작은 조각으로 나눌 수 있고, 한 조각을 완료한 후에는 이벤트 루프에 제어권을 "양보"하여 다른 태스크들(사용자 입력이나 애니메이션 등)이 처리될 수 있도록 하는 것을 의미합니다. React 스케줄러는 이를 달성하기 위해 정교한 형태의 협력적 멀티태스킹을 구현합니다.

React 스케줄러의 협력적 멀티태스킹과 스케줄러의 역할

React 스케줄러는 React 내부의 라이브러리로, 태스크의 우선순위를 정하고 조율하는 역할을 합니다. 이것이 React 18의 동시성 기능 뒤에 있는 엔진입니다. 주요 목표는 렌더링 작업을 지능적으로 스케줄링하여 UI가 반응성을 유지하도록 보장하는 것입니다. 다음을 통해 이를 달성합니다:

• 우선순위 지정: 스케줄러는 다른 태스크에 우선순위를 할당합니다. 예를 들어, 즉각적인 사용자 상호작용(입력 필드에 타이핑하는 것과 같은)은 백그라운드 데이터 가져오기보다 높은 우선순위를 가집니다.
• 작업 분할: 큰 렌더링 태스크를 한 번에 수행하는 대신, 스케줄러는 이를 더 작고 독립적인 작업 단위로 나눕니다.
• 중단 및 재개: 스케줄러는 더 높은 우선순위의 태스크가 사용 가능해지면 렌더링 태스크를 중단하고 나중에 중단된 태스크를 재개할 수 있습니다.
• 태스크 양보: 이것이 협력적 멀티태스킹을 가능하게 하는 핵심 메커니즘입니다. 작은 작업 단위를 완료한 후, 태스크는 스케줄러에 제어권을 양보할 수 있으며, 스케줄러는 다음에 무엇을 할지 결정합니다.

이벤트 루프와 스케줄러의 상호작용 방식

JavaScript 이벤트 루프를 이해하는 것은 스케줄러가 어떻게 작동하는지 이해하는 데 중요합니다. 이벤트 루프는 지속적으로 메시지 큐를 확인합니다. 메시지(이벤트나 태스크를 나타내는)가 발견되면 처리됩니다. 만약 태스크(예: React 렌더) 처리가 길어지면 이벤트 루프를 차단하여 다른 메시지가 처리되지 못하게 할 수 있습니다. React 스케줄러는 이벤트 루프와 함께 작동합니다. 렌더링 태스크가 분할되면 각 하위 태스크가 처리됩니다. 하위 태스크가 완료되면 스케줄러는 브라우저에 다음 하위 태스크를 적절한 시간에 실행하도록 요청할 수 있습니다. 이는 종종 현재 이벤트 루프 틱이 끝난 후, 그러나 브라우저가 화면을 그리기 전에 이루어집니다. 이를 통해 그 사이에 큐에 있는 다른 이벤트들이 처리될 수 있도록 합니다.

동시성 렌더링 설명

동시성 렌더링은 React가 여러 컴포넌트를 병렬로 렌더링하거나 렌더링을 중단할 수 있는 능력입니다. 이것은 여러 스레드를 실행하는 것이 아니라, 단일 스레드를 더 효과적으로 관리하는 것입니다. 동시성 렌더링을 사용하면 다음과 같습니다:

• React는 컴포넌트 트리의 렌더링을 시작할 수 있습니다.
• 더 높은 우선순위의 업데이트가 발생하면(예: 사용자가 다른 버튼을 클릭), React는 현재 렌더링을 일시 중지하고 새 업데이트를 처리한 다음 이전 렌더링을 재개할 수 있습니다.
• 이는 UI가 멈추는 것을 방지하여 사용자 상호작용이 항상 신속하게 처리되도록 보장합니다.

스케줄러는 이러한 동시성의 조율자입니다. 언제 렌더링하고, 언제 일시 중지하고, 언제 재개할지를 모두 우선순위와 사용 가능한 시간 "슬라이스"를 기반으로 결정합니다.

태스크 양보 전략: 협력적 멀티태스킹의 핵심

태스크 양보 전략은 JavaScript 태스크, 특히 React 스케줄러에 의해 관리되는 렌더링 태스크가 자발적으로 제어권을 포기하는 메커니즘입니다. 이것이 이 맥락에서 협력적 멀티태스킹의 초석입니다. React가 잠재적으로 오래 실행될 수 있는 렌더링 작업을 수행할 때, 이를 하나의 거대한 블록으로 처리하지 않습니다. 대신, 작업을 더 작은 단위로 나눕니다. 각 단위를 완료한 후, 계속할 "시간"이 있는지 또는 일시 중지하고 다른 태스크를 실행하도록 해야 하는지 확인합니다. 바로 이 확인 과정에서 양보가 이루어집니다.

내부적으로 양보가 작동하는 방식

높은 수준에서 볼 때, React 스케줄러가 렌더링을 처리할 때 작업 단위를 수행한 다음 조건을 확인합니다. 이 조건은 종종 마지막 프레임이 렌더링된 후 얼마나 많은 시간이 경과했는지 또는 긴급한 업데이트가 발생했는지 브라우저에 쿼리하는 것을 포함합니다. 현재 태스크에 할당된 시간 슬라이스를 초과했거나 더 높은 우선순위의 태스크가 대기 중인 경우, 스케줄러는 양보할 것입니다.

오래된 JavaScript 환경에서는 `setTimeout(..., 0)`이나 `requestIdleCallback`을 사용하는 것이 포함되었을 수 있습니다. React 스케줄러는 `requestAnimationFrame`과 세심한 타이밍을 포함하는 더 정교한 메커니즘을 활용하여, 반드시 브라우저의 메인 이벤트 루프로 완전히 제어권을 넘겨 진행을 멈추게 하지 않으면서도 효율적으로 작업을 양보하고 재개합니다. 다음 작업 덩어리를 다음 사용 가능한 애니메이션 프레임 내 또는 유휴 시간에 실행되도록 스케줄링할 수 있습니다.

shouldYield 함수 (개념적)

개발자가 애플리케이션 코드에서 직접 `shouldYield()` 함수를 호출하지는 않지만, 이는 스케줄러 내의 의사 결정 과정을 개념적으로 나타냅니다. 작업 단위(예: 컴포넌트 트리의 작은 부분 렌더링)를 수행한 후, 스케줄러는 내부적으로 "지금 양보해야 할까?"라고 묻습니다. 이 결정은 다음에 기반합니다:

• 타임 슬라이스: 현재 태스크가 이 프레임에 할당된 시간 예산을 초과했는가?
• 태스크 우선순위: 즉각적인 주의가 필요한 더 높은 우선순위의 태스크가 대기 중인가?
• 브라우저 상태: 브라우저가 페인팅과 같은 다른 중요한 작업으로 바쁜가?

이 중 하나라도 "예"라면, 스케줄러는 양보할 것입니다. 이는 현재 렌더링 작업을 일시 중지하고, 다른 작업(UI 업데이트 또는 사용자 이벤트 처리 포함)이 실행되도록 한 다음, 적절한 시점에 중단된 렌더링 작업을 중단된 지점부터 다시 시작한다는 것을 의미합니다.

이점: 논블로킹 UI 업데이트

태스크 양보 전략의 주요 이점은 메인 스레드를 차단하지 않고 UI 업데이트를 수행할 수 있다는 것입니다. 이는 다음으로 이어집니다:

• 반응형 애플리케이션: 복잡한 렌더링 작업 중에도 UI가 상호작용성을 유지합니다. 사용자들은 지연 없이 버튼을 클릭하고, 스크롤하고, 타이핑할 수 있습니다.
• 부드러운 애니메이션: 메인 스레드가 지속적으로 차단되지 않기 때문에 애니메이션이 끊기거나 프레임이 떨어질 가능성이 줄어듭니다.
• 향상된 체감 성능: 작업에 소요되는 총 시간은 같더라도, 작업을 나누고 양보하면 애플리케이션이 더 빠르고 반응성 있게 *느껴집니다*.

실용적 함의와 태스크 양보 활용법

React 개발자로서 일반적으로 명시적인 `yield` 문을 작성하지는 않습니다. React 18+를 사용하고 동시성 기능이 활성화되면 React 스케줄러가 이를 자동으로 처리합니다. 그러나 이 개념을 이해하면 이 모델 내에서 더 잘 동작하는 코드를 작성할 수 있습니다.

동시성 모드에서의 자동 양보

동시성 렌더링을 선택하면(React 18+를 사용하고 `ReactDOM`을 적절하게 구성함으로써), React 스케줄러가 제어권을 갖습니다. 렌더링 작업을 자동으로 분할하고 필요에 따라 양보합니다. 이는 협력적 멀티태스킹으로 얻는 많은 성능 향상을 기본적으로 사용할 수 있다는 의미입니다.

오래 실행되는 렌더링 태스크 식별하기

자동 양보가 강력하긴 하지만, 무엇이 오래 실행되는 태스크를 유발할 수 있는지 인지하는 것은 여전히 유익합니다. 여기에는 종종 다음이 포함됩니다:

• 큰 목록 렌더링: 수천 개의 항목은 렌더링하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.
• 복잡한 조건부 렌더링: 깊게 중첩된 조건부 로직으로 인해 많은 수의 DOM 노드가 생성되거나 파괴되는 경우.
• 렌더 함수 내의 무거운 계산: 컴포넌트의 렌더 메서드 내에서 직접 비용이 많이 드는 계산을 수행하는 경우.
• 빈번하고 큰 상태 업데이트: 광범위한 재렌더링을 유발하는 대량의 데이터를 빠르게 변경하는 경우.

최적화 및 양보와 함께 작업하기 위한 전략

React가 양보를 처리하지만, 이를 최대한 활용하는 방식으로 컴포넌트를 작성할 수 있습니다:

1. 큰 목록을 위한 가상화: 매우 긴 목록의 경우 `react-window`나 `react-virtualized`와 같은 라이브러리를 사용하세요. 이 라이브러리들은 현재 뷰포트에 보이는 항목만 렌더링하여 React가 특정 시점에 해야 할 작업의 양을 크게 줄여줍니다. 이는 자연스럽게 더 빈번한 양보 기회로 이어집니다.
2. 메모이제이션 (`React.memo`, `useMemo`, `useCallback`): 컴포넌트와 값이 필요할 때만 다시 계산되도록 하세요. `React.memo`는 함수형 컴포넌트의 불필요한 재렌더링을 방지합니다. `useMemo`는 비용이 많이 드는 계산을 캐시하고, `useCallback`은 함수 정의를 캐시합니다. 이는 React가 해야 할 작업의 양을 줄여 양보를 더 효과적으로 만듭니다.
3. 코드 분할 (`React.lazy` 및 `Suspense`): 애플리케이션을 필요에 따라 로드되는 더 작은 덩어리로 나누세요. 이는 초기 렌더링 페이로드를 줄이고 React가 현재 필요한 UI 부분의 렌더링에 집중할 수 있게 해줍니다.
4. 사용자 입력 디바운싱 및 스로틀링: 비용이 많이 드는 작업을 유발하는 입력 필드(예: 검색 제안)의 경우, 디바운싱이나 스로틀링을 사용하여 작업이 수행되는 빈도를 제한하세요. 이는 스케줄러를 압도할 수 있는 업데이트의 홍수를 방지합니다.
5. 무거운 계산을 렌더링 밖으로 옮기기: 계산 집약적인 작업이 있다면 이벤트 핸들러, `useEffect` 훅, 또는 웹 워커로 옮기는 것을 고려하세요. 이는 렌더링 과정 자체를 최대한 가볍게 유지하여 더 빈번한 양보를 가능하게 합니다.
6. 업데이트 배치(자동 및 수동): React 18은 이벤트 핸들러나 Promise 내에서 발생하는 상태 업데이트를 자동으로 배치 처리합니다. 이러한 컨텍스트 밖에서 수동으로 업데이트를 배치해야 하는 경우, 즉각적이고 동기적인 업데이트가 중요한 특정 시나리오에서는 `ReactDOM.flushSync()`를 사용할 수 있지만, 이는 스케줄러의 양보 동작을 우회하므로 신중하게 사용해야 합니다.

예제: 대규모 데이터 테이블 최적화

대규모 국제 주식 데이터 테이블을 표시하는 애플리케이션을 생각해 보세요. 동시성과 양보가 없다면 10,000개의 행을 렌더링하는 데 몇 초 동안 UI가 멈출 수 있습니다.

양보가 없는 경우 (개념적):

단일 `renderTable` 함수는 10,000개의 모든 행을 반복하며 각 행에 대한 `` 및 `` 요소를 만들고 DOM에 추가합니다. 이 전체 과정은 완료될 때까지 메인 스레드를 차단합니다.

양보가 있는 경우 (React 18+ 및 모범 사례 사용):

1. 가상화: `react-window`와 같은 라이브러리를 사용합니다. 테이블 컴포넌트는 뷰포트에 보이는 20개 정도의 행만 렌더링합니다.
2. 스케줄러의 역할: 사용자가 스크롤하면 새로운 행 세트가 보이게 됩니다. React 스케줄러는 이러한 새로운 행의 렌더링을 더 작은 덩어리로 나눌 것입니다.
3. 실제 태스크 양보의 동작: 각 작은 행 덩어리(예: 한 번에 2-5개 행)가 렌더링될 때마다 스케줄러는 양보해야 하는지 확인합니다. 사용자가 빠르게 스크롤하면 React는 몇 개의 행을 렌더링한 후 양보하여 스크롤 이벤트가 처리되고 다음 행 세트가 렌더링되도록 스케줄링할 수 있습니다. 이는 전체 테이블이 한 번에 렌더링되지 않더라도 스크롤 이벤트가 부드럽고 반응성 있게 느껴지도록 보장합니다.
4. 메모이제이션: 개별 행 컴포넌트는 (`React.memo`로) 메모이제이션하여 한 행만 업데이트해야 할 경우 다른 행들이 불필요하게 재렌더링되지 않도록 할 수 있습니다.

그 결과 부드러운 스크롤링 경험과 상호작용성을 유지하는 UI가 만들어지며, 이는 협력적 멀티태스킹과 태스크 양보의 힘을 보여줍니다.

전 세계적 고려사항 및 향후 방향

협력적 멀티태스킹과 태스크 양보의 원칙은 사용자의 위치나 기기 성능에 관계없이 보편적으로 적용 가능합니다. 그러나 몇 가지 전 세계적인 고려사항이 있습니다:

• 다양한 기기 성능: 전 세계 사용자들은 고사양 데스크톱부터 저전력 휴대폰에 이르기까지 매우 다양한 기기에서 웹 애플리케이션에 접속합니다. 협력적 멀티태스킹은 작업이 분할되고 더 효율적으로 공유되므로 성능이 낮은 기기에서도 애플리케이션이 반응성을 유지할 수 있도록 보장합니다.
• 네트워크 지연 시간: 태스크 양보는 주로 CPU에 의존하는 렌더링 작업을 다루지만, UI의 차단을 해제하는 능력은 지리적으로 분산된 서버에서 데이터를 자주 가져오는 애플리케이션에도 중요합니다. 반응성 있는 UI는 네트워크 요청이 진행 중일 때 멈춘 것처럼 보이는 대신 로딩 스피너와 같은 피드백을 제공할 수 있습니다.
• 접근성: 반응성 있는 UI는 본질적으로 더 접근성이 높습니다. 상호작용 타이밍이 덜 정확할 수 있는 운동 장애가 있는 사용자는 애플리케이션이 멈추고 자신의 입력을 무시하지 않는 것에서 이점을 얻을 것입니다.

React 스케줄러의 진화

React의 스케줄러는 끊임없이 진화하는 기술입니다. 우선순위 지정, 만료 시간, 양보와 같은 개념들은 정교하며 여러 번의 반복을 거쳐 다듬어졌습니다. React의 향후 개발은 브라우저 API를 활용하거나 작업 분배를 최적화하는 새로운 방법을 모색함으로써 스케줄링 기능을 더욱 향상시킬 가능성이 높습니다. 동시성 기능으로의 전환은 전 세계 웹 애플리케이션을 위한 복잡한 성능 문제를 해결하려는 React의 노력을 증명합니다.

결론

태스크 양보 전략에 의해 구동되는 React 스케줄러의 협력적 멀티태스킹은 성능이 뛰어나고 반응성이 좋은 웹 애플리케이션을 구축하는 데 있어 상당한 진전을 나타냅니다. 큰 렌더링 작업을 분할하고 컴포넌트가 자발적으로 제어권을 양보하도록 함으로써, React는 과도한 부하 상태에서도 UI가 상호작용적이고 유동적으로 유지되도록 보장합니다. 이 전략을 이해하면 개발자들은 더 효율적인 코드를 작성하고, React의 동시성 기능을 효과적으로 활용하며, 전 세계 사용자에게 탁월한 사용자 경험을 제공할 수 있도록 힘을 실어줍니다.

양보를 수동으로 관리할 필요는 없지만, 그 메커니즘을 알고 있으면 컴포넌트와 아키텍처를 최적화하는 데 도움이 됩니다. 가상화, 메모이제이션, 코드 분할과 같은 관행을 수용함으로써 React 스케줄러의 잠재력을 최대한 활용하여 기능적일 뿐만 아니라 사용자의 위치에 관계없이 즐겁게 사용할 수 있는 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

React 개발의 미래는 동시성이며, 협력적 멀티태스킹과 태스크 양보의 기본 원칙을 마스터하는 것이 웹 성능의 최전선에 서기 위한 핵심입니다.