React Fiber 작업 루프 중단: 우선순위 기반 렌더링 마스터하기

React Fiber는 React의 재조정(reconciliation) 알고리즘을 완전히 재작성한 것입니다. 이는 React의 이전 버전, 특히 복잡한 사용자 인터페이스와 큰 컴포넌트 트리를 다룰 때의 성능 한계를 해결하기 위해 도입되었습니다. React Fiber의 핵심 혁신 중 하나는 렌더링 프로세스를 중단하고 중요도에 따라 작업의 우선순위를 지정하는 기능입니다. 이를 통해 React는 계산량이 많은 작업을 수행할 때에도 반응성을 유지하고 더 부드러운 사용자 경험을 제공할 수 있습니다.

기존 React 재조정의 이해

Fiber 이전에는 React의 재조정 프로세스가 동기적이었습니다. 이는 React가 컴포넌트 트리 렌더링을 시작하면, 브라우저가 사용자 입력에 응답하거나 다른 작업을 수행하기 전에 전체 프로세스를 완료해야 함을 의미했습니다. 이로 인해 특히 크고 복잡한 애플리케이션을 다룰 때 UI가 응답하지 않는 상황이 발생할 수 있었습니다. React가 긴 목록을 업데이트하는 동안 사용자가 입력 필드에 타이핑하는 것을 상상해 보세요. 타이핑 경험이 느리고 답답해질 수 있습니다.

이러한 동기적 특성은 병목 현상을 일으켰습니다. 업데이트가 필요한 각 컴포넌트마다 호출 스택(call stack)이 증가하여 업데이트가 완료될 때까지 메인 스레드를 차단했습니다. 웹 애플리케이션의 복잡성이 증가하고 반응성에 대한 사용자 기대치가 높아지면서 이 문제는 점점 더 심각해졌습니다.

React Fiber 소개: 재조정을 위한 새로운 접근 방식

React Fiber는 렌더링 프로세스를 더 작은 비동기적 작업 단위로 분해하여 동기적 재조정 프로세스의 한계를 해결합니다. 이러한 작업 단위를 "파이버(fiber)"라고 합니다. 각 파이버는 컴포넌트 인스턴스를 나타내며, React는 우선순위에 따라 파이버에 대한 작업을 일시 중지, 재개 또는 포기할 수 있습니다. 렌더링 프로세스를 중단할 수 있는 이 기능 덕분에 React Fiber는 우선순위 기반 렌더링을 달성할 수 있습니다.

React Fiber의 핵심 개념

• 파이버(Fibers): 트리 구조의 컴포넌트와 유사하게 수행해야 할 작업 단위를 나타냅니다. 각 파이버는 컴포넌트의 상태, props 및 다른 컴포넌트와의 관계에 대한 정보를 담고 있습니다.
• 작업 루프(Work Loop): 파이버를 처리하고 DOM을 업데이트하는 역할을 하는 React Fiber의 핵심입니다.
• 스케줄러(Schedulers): 작업의 우선순위 지정 및 실행을 관리합니다.
• 우선순위 레벨(Priority Levels): 중요도에 따라 작업을 분류하는 데 사용됩니다(예: 사용자 입력 이벤트는 백그라운드 업데이트보다 우선순위가 높습니다).

React Fiber 작업 루프

React Fiber 작업 루프는 새로운 재조정 알고리즘의 심장입니다. 컴포넌트 트리를 순회하고, 파이버를 처리하며, DOM을 업데이트하는 역할을 합니다. 작업 루프는 지속적인 순환 속에서 작동하며, 수행할 작업이 있는지 끊임없이 확인합니다. 핵심은 더 높은 우선순위의 작업이 발생하면 언제든지 작업 루프를 중단할 수 있다는 것입니다. 이는 스케줄러를 통해 이루어집니다.

작업 루프의 단계

작업 루프는 두 가지 주요 단계로 구성됩니다:

1. 렌더 단계(Render Phase): 이 단계에서는 DOM에 어떤 변경 사항이 필요한지 결정합니다. React는 컴포넌트 트리를 순회하며 현재 상태와 새로운 상태를 비교하고 업데이트가 필요한 컴포넌트를 식별합니다. 이 단계는 순수하며 부작용 없이 일시 중지, 중단 또는 다시 시작할 수 있습니다. 이 과정에서 DOM에 적용해야 할 모든 변경 사항의 연결 리스트인 "이펙트 리스트(effect list)"를 생성합니다.
2. 커밋 단계(Commit Phase): 이 단계에서는 변경 사항을 DOM에 적용합니다. 이 단계는 동기적이며 중단될 수 없습니다. UI의 일관성을 보장하는 데 매우 중요합니다.

중단 작동 방식

스케줄러는 중단을 관리하는 데 중요한 역할을 합니다. 사용자 입력, 네트워크 요청 또는 백그라운드 업데이트와 같은 각 작업에 우선순위 레벨을 할당합니다. 작업 루프는 실행 대기 중인 더 높은 우선순위의 작업이 있는지 스케줄러를 지속적으로 확인합니다. 더 높은 우선순위의 작업이 발견되면, 작업 루프는 현재 작업을 일시 중지하고 브라우저에 제어권을 양보하여 더 높은 우선순위의 작업이 실행되도록 합니다. 일단 더 높은 우선순위의 작업이 완료되면, 작업 루프는 중단했던 지점부터 이전 작업을 재개할 수 있습니다.

이렇게 생각해 보세요: 당신이 큰 스프레드시트 작업(렌더 단계)을 하고 있을 때 상사에게서 전화(더 높은 우선순위의 작업)가 옵니다. 당신은 즉시 스프레드시트 작업을 멈추고 전화를 받습니다. 통화가 끝나면 다시 스프레드시트로 돌아가 중단했던 부분부터 작업을 계속합니다.

우선순위 기반 렌더링

우선순위 기반 렌더링은 React Fiber의 중단 기능이 제공하는 핵심 이점입니다. 이를 통해 React는 중요도에 따라 작업의 우선순위를 지정하여 가장 중요한 작업이 먼저 실행되도록 보장합니다. 이는 더 반응성이 좋고 부드러운 사용자 경험으로 이어집니다.

우선순위의 종류

React는 각각 다른 중요도를 가진 여러 우선순위 레벨을 정의합니다:

• 즉시 우선순위(Immediate Priority): 사용자 입력 이벤트와 같이 즉시 실행되어야 하는 작업에 사용됩니다.
• 사용자 차단 우선순위(User-Blocking Priority): 애니메이션 및 트랜지션과 같이 사용자 인터페이스를 차단하는 작업에 사용됩니다.
• 보통 우선순위(Normal Priority): 대부분의 업데이트에 사용됩니다.
• 낮은 우선순위(Low Priority): 백그라운드 업데이트 및 분석과 같이 시간에 민감하지 않은 작업에 사용됩니다.
• 유휴 우선순위(Idle Priority): 데이터 프리페칭과 같이 브라우저가 유휴 상태일 때 실행할 수 있는 작업에 사용됩니다.

우선순위 기반 렌더링 실제 예시

React가 대규모 데이터 목록을 업데이트하는 동안 사용자가 입력 필드에 타이핑하는 시나리오를 상상해 보세요. React Fiber가 없다면, React가 목록 업데이트에 바쁘기 때문에 타이핑 경험이 느리고 답답해질 수 있습니다. 그러나 React Fiber를 사용하면 React는 목록 업데이트보다 사용자 입력 이벤트의 우선순위를 높일 수 있습니다. 즉, React는 목록 업데이트를 일시 중지하고 사용자 입력을 처리한 다음 목록 업데이트를 재개합니다. 이를 통해 타이핑 경험이 부드럽고 반응적으로 유지됩니다.

또 다른 예로 소셜 미디어 피드를 생각해 보세요. 새로운 댓글 표시를 업데이트하는 것은 오래되고 덜 관련된 콘텐츠를 로드하는 것보다 우선되어야 합니다. Fiber는 이러한 우선순위 지정을 가능하게 하여 사용자가 가장 최근 활동을 먼저 볼 수 있도록 보장합니다.

개발자를 위한 실질적인 시사점

React Fiber의 우선순위 기반 렌더링을 이해하는 것은 개발자에게 여러 가지 실질적인 시사점을 줍니다:

• 중요 경로 최적화: 가장 중요한 사용자 상호작용을 식별하고 최고 우선순위로 처리되도록 합니다.
• 중요하지 않은 작업 지연: 백그라운드 업데이트 및 분석과 같은 중요하지 않은 작업을 낮은 우선순위 레벨로 지연시킵니다.
• `useDeferredValue` 훅 사용: React 18에 도입된 이 훅을 사용하면 UI의 덜 중요한 부분에 대한 업데이트를 지연시킬 수 있습니다. 이는 체감 성능을 향상시키는 데 매우 유용합니다.
• `useTransition` 훅 사용: 이 훅을 사용하면 업데이트를 트랜지션으로 표시할 수 있으며, 이는 업데이트가 처리되는 동안 React가 UI 반응성을 유지하도록 지시합니다.
• 장기 실행 작업 피하기: 장기 실행 작업을 더 작고 관리하기 쉬운 덩어리로 나누어 메인 스레드를 차단하지 않도록 합니다.

React Fiber 및 우선순위 기반 렌더링의 이점

React Fiber와 우선순위 기반 렌더링은 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다:

• 향상된 반응성: 계산량이 많은 작업을 수행할 때에도 React는 반응성을 유지할 수 있습니다.
• 더 부드러운 사용자 경험: 사용자는 복잡한 애플리케이션과 상호작용할 때에도 더 부드럽고 유연한 UI를 경험합니다.
• 더 나은 성능: React는 렌더링 프로세스를 최적화하고 불필요한 업데이트를 피할 수 있습니다.
• 향상된 사용자 체감 성능: 눈에 보이는 업데이트의 우선순위를 높이고 덜 중요한 작업을 지연시킴으로써 React는 애플리케이션의 체감 성능을 향상시킵니다.

과제 및 고려사항

React Fiber는 상당한 이점을 제공하지만, 명심해야 할 몇 가지 과제와 고려사항도 있습니다:

• 복잡성 증가: React Fiber의 아키텍처와 작업 루프를 이해하는 것은 어려울 수 있습니다.
• 디버깅: 비동기 렌더링을 디버깅하는 것은 동기 렌더링을 디버깅하는 것보다 더 복잡할 수 있습니다.
• 호환성: React Fiber는 대부분의 기존 React 코드와 하위 호환되지만, 일부 오래된 컴포넌트는 업데이트가 필요할 수 있습니다. 업그레이드 중에는 항상 신중한 테스트가 필요합니다.
• 기아(Starvation) 가능성: 항상 더 높은 우선순위의 작업이 대기 중이라면 낮은 우선순위의 작업이 전혀 실행되지 않는 시나리오가 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 적절한 우선순위 지정이 중요합니다.

전 세계의 예시

React Fiber의 이점을 보여주는 다음 글로벌 예시를 고려해 보세요:

• 전자상거래 플랫폼 (글로벌): 수천 개의 제품이 있는 이커머스 사이트는 React Fiber를 사용하여 제품 추천 업데이트와 같은 덜 중요한 작업보다 제품 세부 정보 표시 및 사용자 상호작용(장바구니 추가, 결과 필터링)의 우선순위를 높일 수 있습니다. 이는 사용자의 위치나 인터넷 속도에 관계없이 빠르고 반응적인 쇼핑 경험을 보장합니다.
• 금융 거래 플랫폼 (런던, 뉴욕, 도쿄): 빠르게 변화하는 시장 데이터를 표시하는 실시간 거래 플랫폼은 과거 차트나 뉴스 피드를 표시하는 것보다 현재 가격과 호가창을 업데이트하는 것을 우선시해야 합니다. React Fiber는 이러한 우선순위 지정을 가능하게 하여 트레이더가 최소한의 지연 시간으로 가장 중요한 정보에 접근할 수 있도록 보장합니다.
• 교육 플랫폼 (인도, 브라질, 미국): 대화형 연습 문제와 비디오 강의가 있는 온라인 학습 플랫폼은 React Fiber를 사용하여 과정 진행률 표시줄 업데이트와 같은 덜 중요한 작업보다 연습 중 사용자 입력 및 비디오 스트리밍 재생의 우선순위를 높일 수 있습니다. 이는 다양한 인터넷 연결 환경의 학생들에게 원활하고 몰입도 높은 학습 경험을 보장합니다.
• 소셜 미디어 애플리케이션 (전 세계): 소셜 미디어 플랫폼은 오래된 콘텐츠를 로드하거나 백그라운드 데이터 동기화를 수행하는 것보다 새로운 게시물과 알림을 표시하는 것을 우선시해야 합니다. React Fiber는 즉시 필요하지 않은 '추천 친구'와 같은 것을 천천히 업데이트하는 대신 사용자에게 "새로운 소식"을 표시하는 것을 우선시할 수 있도록 합니다.

Fiber를 사용한 React 애플리케이션 최적화를 위한 모범 사례

• 애플리케이션 프로파일링: React DevTools를 사용하여 성능 병목 현상과 React가 렌더링에 가장 많은 시간을 소비하는 영역을 식별합니다. 이는 속도 저하를 유발할 수 있는 컴포넌트를 정확히 찾아내는 데 도움이 됩니다.
• 메모이제이션 기법: `React.memo`, `useMemo`, `useCallback`을 활용하여 컴포넌트의 불필요한 리렌더링을 방지합니다. 이러한 기법을 사용하면 비용이 많이 드는 계산이나 비교 결과를 캐시하고 입력이 변경되었을 때만 리렌더링할 수 있습니다.
• 코드 분할(Code Splitting): 애플리케이션을 필요에 따라 로드할 수 있는 더 작은 청크로 나눕니다. 이는 초기 로드 시간을 줄이고 애플리케이션의 체감 성능을 향상시킵니다. `React.lazy`와 `Suspense`를 사용하여 코드 분할을 구현하세요.
• 대규모 목록을 위한 가상화: 대규모 데이터 목록을 렌더링하는 경우, 가상화 기술을 사용하여 현재 화면에 보이는 항목만 렌더링합니다. `react-window`나 `react-virtualized`와 같은 라이브러리를 사용하면 가상화를 효율적으로 구현할 수 있습니다.
• 디바운싱 및 스로틀링: 디바운싱 및 스로틀링을 구현하여 사용자 입력이나 다른 이벤트로 인해 트리거되는 업데이트 빈도를 제한합니다. 이는 과도한 리렌더링을 방지하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 이미지 및 자산 최적화: 이미지 및 기타 자산을 압축하여 파일 크기를 줄이고 로딩 시간을 개선합니다. 반응형 이미지를 사용하여 사용자의 화면 크기에 따라 다른 크기의 이미지를 제공하세요.
• 성능 정기 모니터링: 애플리케이션의 성능을 지속적으로 모니터링하고 발생할 수 있는 새로운 병목 현상을 식별합니다. Google PageSpeed Insights 및 WebPageTest와 같은 성능 모니터링 도구를 사용하여 주요 지표를 추적하고 개선 영역을 파악하세요.

결론

React Fiber의 작업 루프 중단 및 우선순위 기반 렌더링은 고성능의 반응형 React 애플리케이션을 구축하기 위한 강력한 도구입니다. 개발자는 React Fiber의 작동 방식을 이해하고 모범 사례를 적용함으로써 복잡한 UI와 대용량 데이터 세트를 다룰 때에도 부드럽고 유연하며 매력적인 사용자 경험을 만들 수 있습니다. React가 계속 발전함에 따라 Fiber의 아키텍처 개선은 글로벌 사용자의 요구를 충족하는 현대적인 웹 애플리케이션 구축의 초석으로 남을 것입니다.

이 가이드에 설명된 개념과 기술을 수용하면 React Fiber의 잠재력을 최대한 활용하고 다양한 플랫폼과 장치에서 뛰어난 사용자 경험을 제공하여 사용자 만족도를 높이고 비즈니스 성공을 이끌 수 있습니다. 최신 동향을 따라가고 진정으로 뛰어난 웹 애플리케이션을 구축하기 위해 React 개발의 진화하는 환경을 지속적으로 배우고 적응하는 것을 잊지 마십시오.