React Fiber 작업 루프 중단 복구: 포괄적인 작업 재개 전략

React Fiber는 React의 재조정(reconciliation) 알고리즘을 완전히 재작성한 것입니다. 주요 목표는 애니메이션, 레이아웃, 제스처와 같은 영역에서의 적합성을 높이는 것입니다. Fiber의 핵심 측면 중 하나는 렌더링 작업을 중단, 일시 중지, 재개 및 포기할 수 있는 능력입니다. 이를 통해 React는 복잡한 업데이트를 처리할 때에도 UI 반응성을 유지할 수 있습니다.

React Fiber 아키텍처 이해하기

중단과 재개를 살펴보기 전에, Fiber 아키텍처를 간단히 복습해 보겠습니다. React Fiber는 업데이트를 작은 작업 단위로 나눕니다. 각 작업 단위는 React 컴포넌트와 연관된 자바스크립트 객체인 Fiber를 나타냅니다. 이 Fiber들은 컴포넌트 트리를 반영하는 트리를 형성합니다.

Fiber의 재조정 프로세스는 두 단계로 나뉩니다:

• 렌더 단계(Render Phase): DOM에 어떤 변경이 필요한지 결정합니다. 이 단계는 비동기적이며 중단될 수 있습니다. 커밋할 이펙트 목록을 구성합니다.
• 커밋 단계(Commit Phase): 변경 사항을 DOM에 적용합니다. 이 단계는 동기적이며 중단될 수 없습니다. DOM이 일관되고 예측 가능한 방식으로 업데이트되도록 보장합니다.

작업 루프와 렌더링에서의 역할

작업 루프(work loop)는 렌더링 과정의 핵심입니다. Fiber 트리를 순회하며 각 Fiber를 처리하고 필요한 변경 사항을 결정합니다. 주요 작업 루프 함수는 종종 `workLoopSync`(동기) 또는 `workLoopConcurrent`(비동기)라고 불리며, 더 이상 할 일이 없거나 높은 우선순위의 작업이 중단시킬 때까지 계속 실행됩니다.

이전의 스택(Stack) 재조정기에서는 렌더링 과정이 동기적이었습니다. 만약 큰 컴포넌트 트리를 업데이트해야 했다면, 브라우저는 전체 업데이트가 완료될 때까지 차단되었습니다. 이는 종종 UI가 멈추고 사용자 경험이 저하되는 결과를 낳았습니다.

Fiber는 작업 루프가 중단될 수 있도록 함으로써 이 문제를 해결합니다. React는 주기적으로 브라우저에 제어권을 다시 양보하여 사용자 입력, 애니메이션 및 기타 높은 우선순위의 작업을 처리할 수 있도록 합니다. 이를 통해 장시간 실행되는 업데이트 중에도 UI가 반응성을 유지할 수 있습니다.

중단: 언제 그리고 왜 발생하는가?

작업 루프는 여러 가지 이유로 중단될 수 있습니다:

• 높은 우선순위의 업데이트: 클릭이나 키 입력과 같은 사용자 상호작용은 높은 우선순위로 간주됩니다. 작업 루프가 실행되는 동안 높은 우선순위의 업데이트가 발생하면 React는 현재 작업을 중단하고 사용자 상호작용을 우선 처리합니다.
• 타임 슬라이스 만료: React는 스케줄러를 사용하여 작업 실행을 관리합니다. 각 작업에는 실행할 수 있는 타임 슬라이스가 주어집니다. 작업이 타임 슬라이스를 초과하면 React는 이를 중단하고 브라우저에 제어권을 넘겨줍니다.
• 브라우저 스케줄링: 최신 브라우저에는 자체적인 스케줄링 메커니즘이 있습니다. React는 최적의 성능을 보장하기 위해 브라우저의 스케줄러와 협력해야 합니다.

한 시나리오를 생각해 봅시다: 사용자가 입력 필드에 타이핑하는 동안 대규모 데이터 세트가 렌더링되고 있습니다. 중단 기능이 없다면 렌더링 과정이 UI를 차단하여 입력 필드가 응답하지 않게 될 수 있습니다. Fiber의 중단 기능을 사용하면 React는 렌더링 과정을 일시 중지하고 사용자 입력을 처리한 다음 렌더링을 재개할 수 있습니다.

작업 재개 전략: React는 어떻게 중단된 지점부터 다시 시작하는가

작업 루프가 중단되면 React는 나중에 작업을 재개할 메커니즘이 필요합니다. 이것이 바로 작업 재개 전략이 필요한 부분입니다. React는 진행 상황을 신중하게 추적하고 중단된 지점부터 다시 시작하는 데 필요한 정보를 저장합니다.

다음은 재개 전략의 핵심적인 측면을 분석한 것입니다:

1. 영구적인 데이터 구조로서의 Fiber 트리

Fiber 트리는 영구적인 데이터 구조로 설계되었습니다. 이는 업데이트가 발생할 때 React가 기존 트리를 직접 변경하지 않는다는 것을 의미합니다. 대신 변경 사항을 반영하는 새로운 트리를 생성합니다. 이전 트리는 새 트리가 DOM에 커밋될 준비가 될 때까지 보존됩니다.

이 영구적인 데이터 구조 덕분에 React는 진행 상황을 잃지 않고 안전하게 작업 루프를 중단할 수 있습니다. 작업 루프가 중단되면 React는 부분적으로 완성된 새 트리를 버리고, 준비가 되면 이전 트리에서 작업을 재개할 수 있습니다.

2. `finishedWork` 및 `nextUnitOfWork` 포인터

React는 렌더링 과정 동안 두 가지 중요한 포인터를 유지합니다:

• `nextUnitOfWork`: 다음에 처리해야 할 Fiber를 가리킵니다. 이 포인터는 작업 루프가 진행됨에 따라 업데이트됩니다.
• `finishedWork`: 완료된 작업의 루트를 가리킵니다. 각 Fiber를 완료한 후 이펙트 목록에 추가됩니다.

작업 루프가 중단되었을 때, `nextUnitOfWork` 포인터는 작업 재개의 핵심을 쥐고 있습니다. React는 이 포인터를 사용하여 중단된 지점부터 Fiber 트리 처리를 다시 시작할 수 있습니다.

3. 컨텍스트 저장 및 복원

렌더링 과정 동안 React는 현재 렌더링 환경에 대한 정보를 포함하는 컨텍스트 객체를 유지합니다. 이 컨텍스트에는 현재 테마, 로케일 및 기타 구성 설정과 같은 것들이 포함됩니다.

작업 루프가 중단되면 React는 현재 컨텍스트를 저장해야 작업을 재개할 때 복원할 수 있습니다. 이를 통해 렌더링 과정이 올바른 설정으로 계속될 수 있습니다.

4. 우선순위 지정 및 스케줄링

React는 스케줄러를 사용하여 작업 실행을 관리합니다. 스케줄러는 작업의 중요도에 따라 우선순위를 할당합니다. 사용자 상호작용과 같은 높은 우선순위의 작업은 백그라운드 업데이트와 같은 낮은 우선순위의 작업보다 우선적으로 처리됩니다.

작업 루프가 중단되면 React는 스케줄러를 사용하여 어떤 작업을 먼저 재개할지 결정할 수 있습니다. 이를 통해 가장 중요한 작업이 먼저 완료되어 UI 반응성을 유지할 수 있습니다.

예를 들어, 복잡한 애니메이션이 실행되는 동안 사용자가 버튼을 클릭한다고 상상해 봅시다. React는 애니메이션 렌더링을 중단하고 버튼 클릭 핸들러를 우선 처리한 다음, 그것이 완료되면 일시 중지되었던 지점부터 애니메이션 렌더링을 재개합니다.

코드 예제: 중단 및 재개 설명

내부 구현은 복잡하지만, 간단한 예제를 통해 개념을 설명해 보겠습니다:

```javascript let nextUnitOfWork = null; let shouldYield = false; // Simulate yielding to the browser function performWork(fiber) { // ... process the fiber ... if (shouldYield) { // Pause the work and schedule it to resume later requestIdleCallback(() => { nextUnitOfWork = fiber; // Store the current fiber workLoop(); }); return; } // ... continue to the next fiber ... nextUnitOfWork = fiber.child || fiber.sibling || fiber.return; if (nextUnitOfWork) { performWork(nextUnitOfWork); } } function workLoop() { while (nextUnitOfWork && !shouldYield) { nextUnitOfWork = performWork(nextUnitOfWork); } } // Start the initial work nextUnitOfWork = rootFiber; workLoop(); ```

이 간단한 예제에서 `shouldYield`는 중단을 시뮬레이션합니다. `requestIdleCallback`은 `workLoop`가 나중에 재개되도록 스케줄링하여 재개 전략을 효과적으로 보여줍니다.

중단 및 재개의 이점

React Fiber의 중단 및 재개 전략은 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다:

• 향상된 UI 반응성: 작업 루프가 중단될 수 있도록 함으로써 React는 장시간 실행되는 업데이트 중에도 UI가 반응성을 유지하도록 보장할 수 있습니다.
• 더 나은 사용자 경험: 반응성이 좋은 UI는 사용자가 지연이나 멈춤 없이 애플리케이션과 상호작용할 수 있으므로 더 나은 사용자 경험으로 이어집니다.
• 향상된 성능: React는 중요한 작업을 우선 처리하고 덜 중요한 작업을 지연시킴으로써 렌더링 프로세스를 최적화할 수 있습니다.
• 동시성 렌더링(Concurrent Rendering) 지원: 중단과 재개는 동시성 렌더링에 필수적이며, 이를 통해 React는 여러 렌더링 작업을 동시에 수행할 수 있습니다.

다양한 컨텍스트에 걸친 실제 예시

다음은 React Fiber의 중단 및 재개가 다양한 애플리케이션 컨텍스트에 어떻게 도움이 되는지에 대한 몇 가지 실제 예시입니다:

• 전자상거래 플랫폼 (글로벌 서비스): 복잡한 상품 목록이 있는 글로벌 전자상거래 플랫폼을 상상해 보세요. 사용자가 탐색할 때, 이미지 및 기타 컴포넌트가 지연 로딩되는 동안에도 React Fiber는 부드러운 스크롤 경험을 보장합니다. 중단 기능은 장바구니에 상품 추가와 같은 사용자 상호작용을 우선 처리하여 사용자의 위치나 인터넷 속도에 관계없이 UI 멈춤 현상을 방지합니다.
• 대화형 데이터 시각화 (과학 연구 - 국제 협업): 과학 연구에서는 복잡한 데이터 시각화가 일반적입니다. React Fiber를 사용하면 과학자들이 지연 없이 데이터를 확대, 이동, 필터링하며 실시간으로 이러한 시각화와 상호작용할 수 있습니다. 중단 및 재개 전략은 새로운 데이터 포인트 렌더링보다 상호작용을 우선시하여 원활한 탐색을 촉진합니다.
• 실시간 협업 도구 (글로벌 팀): 문서나 디자인에 대해 협업하는 글로벌 팀에게 실시간 업데이트는 매우 중요합니다. React Fiber를 사용하면 다른 사용자가 동시에 변경 작업을 수행하는 동안에도 사용자가 원활하게 문서를 입력하고 편집할 수 있습니다. 시스템은 키 입력과 같은 사용자 입력을 우선시하여 네트워크 지연 시간과 관계없이 모든 참가자에게 반응성 있는 느낌을 유지합니다.
• 소셜 미디어 애플리케이션 (다양한 사용자 기반): 이미지, 비디오, 텍스트가 포함된 피드를 렌더링하는 소셜 미디어 애플리케이션은 큰 이점을 얻습니다. React Fiber는 피드를 부드럽게 스크롤할 수 있게 하며, 현재 사용자에게 보이는 콘텐츠의 렌더링을 우선시합니다. 사용자가 '좋아요'나 댓글 달기와 같은 게시물과 상호작용하면 React는 피드 렌더링을 중단하고 즉시 해당 상호작용을 처리하여 모든 사용자에게 유연한 경험을 제공합니다.

중단 및 재개를 위한 최적화

React Fiber가 중단 및 재개를 자동으로 처리하지만, 이 기능을 위해 애플리케이션을 최적화할 수 있는 몇 가지 방법이 있습니다:

• 복잡한 렌더링 로직 최소화: 큰 컴포넌트를 더 작고 관리하기 쉬운 컴포넌트로 분해하세요. 이렇게 하면 단일 시간 단위에 수행해야 할 작업의 양이 줄어들어 React가 작업을 중단하고 재개하기가 더 쉬워집니다.
• 메모이제이션(Memoization) 기술 사용: 불필요한 리렌더링을 방지하기 위해 `React.memo`, `useMemo`, `useCallback`을 사용하세요. 이는 렌더링 과정에서 수행해야 할 작업의 양을 줄여줍니다.
• 데이터 구조 최적화: 효율적인 데이터 구조와 알고리즘을 사용하여 데이터 처리 시간을 최소화하세요.
• 컴포넌트 지연 로딩(Lazy Load): `React.lazy`를 사용하여 필요할 때만 컴포넌트를 로드하세요. 이는 초기 로딩 시간을 줄이고 애플리케이션의 전반적인 성능을 향상시킵니다.
• 웹 워커(Web Workers) 사용: 계산 집약적인 작업의 경우, 웹 워커를 사용하여 작업을 별도의 스레드로 오프로드하는 것을 고려하세요. 이는 메인 스레드가 차단되는 것을 방지하여 UI 반응성을 향상시킵니다.

일반적인 함정과 이를 피하는 방법

React Fiber의 중단 및 재개 기능은 상당한 이점을 제공하지만, 그 효과를 저해할 수 있는 몇 가지 일반적인 함정이 있습니다:

• 불필요한 상태 업데이트: 컴포넌트에서 잦은 상태 업데이트를 유발하면 과도한 리렌더링으로 이어질 수 있습니다. 컴포넌트가 필요할 때만 업데이트되도록 하세요. React 프로파일러와 같은 도구를 사용하여 불필요한 업데이트를 식별하세요.
• 복잡한 컴포넌트 트리: 깊게 중첩된 컴포넌트 트리는 재조정에 필요한 시간을 증가시킬 수 있습니다. 가능하면 트리를 더 평평한 구조로 리팩토링하여 성능을 향상시키세요.
• 장기 실행 동기 작업: 렌더 단계 내에서 복잡한 계산이나 네트워크 요청과 같은 장기 실행 동기 작업을 수행하지 마세요. 이는 메인 스레드를 차단하고 Fiber의 이점을 무효화할 수 있습니다. 비동기 작업(예: `async/await`, `Promise`)을 사용하고 이러한 작업을 커밋 단계나 웹 워커를 사용하여 백그라운드 스레드로 이동하세요.
• 컴포넌트 우선순위 무시: 컴포넌트 업데이트에 우선순위를 올바르게 할당하지 않으면 UI 반응성이 저하될 수 있습니다. `useTransition`과 같은 기능을 활용하여 덜 중요한 업데이트를 표시하여 React가 사용자 상호작용을 우선 처리하도록 하세요.

결론: 중단과 재개의 힘을 받아들이기

React Fiber의 작업 루프 중단 및 재개 전략은 고성능의 반응성 있는 사용자 인터페이스를 구축하기 위한 강력한 도구입니다. 이 메커니즘이 어떻게 작동하는지 이해하고 이 글에서 설명한 모범 사례를 따르면, 복잡하고 까다로운 환경에서도 부드럽고 매력적인 사용자 경험을 제공하는 애플리케이션을 만들 수 있습니다.

중단과 재개를 수용함으로써, React는 개발자들이 전 세계 사용자에게 긍정적인 경험을 보장하며, 다양한 사용자 상호작용과 데이터 복잡성을 쉽고 우아하게 처리할 수 있는 진정한 세계적 수준의 애플리케이션을 만들 수 있도록 지원합니다.