React Fiber: 새로운 아키텍처 이해하기

사용자 인터페이스 구축을 위한 인기 있는 JavaScript 라이브러리인 React는 수년간 상당한 발전을 거듭해왔습니다. 가장 영향력 있는 변화 중 하나는 React의 핵심 재조정 알고리즘을 완전히 다시 작성한 React Fiber의 도입이었습니다. 이 새로운 아키텍처는 강력한 기능을 제공하여 더 부드러운 사용자 경험, 향상된 성능, 그리고 복잡한 애플리케이션 관리에서 더 큰 유연성을 가능하게 합니다. 이 블로그 게시물은 React Fiber의 포괄적인 개요, 주요 개념, 그리고 전 세계 React 개발자에게 미치는 영향을 제공합니다.

React Fiber란 무엇인가요?

본질적으로 React Fiber는 애플리케이션 UI의 현재 상태를 원하는 상태와 비교한 다음, 변경 사항을 반영하도록 DOM(문서 객체 모델)을 업데이트하는 역할을 하는 React 재조정 알고리즘의 구현입니다. 종종 "스택 재조정자"라고 불리는 원래 재조정 알고리즘은 복잡한 업데이트를 처리하는 데 한계가 있었습니다. 특히 장기 실행 계산 또는 빈번한 상태 변경과 관련된 시나리오에서 더욱 그러했습니다. 이러한 한계는 성능 병목 현상과 버벅거리는 사용자 인터페이스로 이어질 수 있었습니다.

React Fiber는 비동기 렌더링 개념을 도입하여 이러한 한계를 해결합니다. 이를 통해 React는 렌더링 프로세스를 더 작고 중단 가능한 작업 단위로 분해할 수 있습니다. 이는 React가 업데이트의 우선순위를 지정하고, 사용자 상호 작용에 더 빠르게 응답하며, 더 부드럽고 유연한 사용자 경험을 제공할 수 있도록 합니다. 복잡한 식사를 준비하는 요리사를 상상해 보세요. 이전 방식은 각 요리를 한 번에 하나씩 완성하는 것을 의미했습니다. Fiber는 요리사가 동시에 여러 요리의 작은 부분을 준비하고, 고객 요청이나 긴급 작업을 신속하게 처리하기 위해 잠시 멈추는 것과 같습니다.

React Fiber의 핵심 개념

React Fiber를 완전히 이해하려면 다음 핵심 개념을 파악하는 것이 중요합니다:

1. 파이버(Fibers)

파이버(fiber)는 React Fiber의 기본 작업 단위입니다. 이는 React 컴포넌트 인스턴스의 가상 표현을 나타냅니다. 애플리케이션의 각 컴포넌트에는 해당 파이버 노드가 있으며, 이를 파이버 트리라고 불리는 트리와 같은 구조를 형성합니다. 이 트리는 컴포넌트 트리를 미러링하지만, React가 업데이트를 추적하고, 우선순위를 지정하고, 관리하는 데 사용하는 추가 정보를 포함합니다. 각 파이버에는 다음 정보가 포함됩니다:

• 유형: 컴포넌트의 유형(예: 함수 컴포넌트, 클래스 컴포넌트 또는 DOM 요소).
• 키: 효율적인 재조정을 위해 사용되는 컴포넌트의 고유 식별자.
• 프롭스: 컴포넌트에 전달되는 데이터.
• 상태: 컴포넌트가 관리하는 내부 데이터.
• 자식: 컴포넌트의 첫 번째 자식에 대한 포인터.
• 형제: 컴포넌트의 다음 형제에 대한 포인터.
• 반환: 컴포넌트의 부모에 대한 포인터.
• 이펙트 태그: 컴포넌트에서 수행해야 하는 업데이트 유형(예: 업데이트, 배치, 삭제)을 나타내는 플래그.

2. 재조정 (Reconciliation)

재조정(Reconciliation)은 현재 파이버 트리와 새 파이버 트리를 비교하여 DOM에 적용해야 하는 변경 사항을 결정하는 프로세스입니다. React Fiber는 깊이 우선 탐색 알고리즘을 사용하여 파이버 트리를 탐색하고 두 트리 간의 차이점을 식별합니다. 이 알고리즘은 UI를 업데이트하는 데 필요한 DOM 작업 수를 최소화하도록 최적화되어 있습니다.

3. 스케줄링 (Scheduling)

스케줄링(Scheduling)은 재조정 중에 식별된 업데이트의 우선순위를 지정하고 실행하는 프로세스입니다. React Fiber는 렌더링 프로세스를 더 작고 중단 가능한 작업 단위로 분해할 수 있는 정교한 스케줄러를 사용합니다. 이를 통해 React는 중요도에 따라 업데이트의 우선순위를 지정하고, 사용자 상호 작용에 더 빠르게 응답하며, 장기 실행 계산이 메인 스레드를 차단하는 것을 방지할 수 있습니다.

스케줄러는 우선순위 기반 시스템을 사용하여 작동합니다. 업데이트에는 다음과 같은 다양한 우선순위가 할당될 수 있습니다:

• 즉시(Immediate): 즉시 적용해야 하는 중요한 업데이트(예: 사용자 입력).
• 사용자 차단(User-Blocking): 사용자 상호 작용에 의해 트리거되며 가능한 한 빨리 처리되어야 하는 업데이트.
• 일반(Normal): 엄격한 타이밍 요구 사항이 없는 일반적인 업데이트.
• 낮음(Low): 중요도가 낮고 필요한 경우 연기될 수 있는 업데이트.
• 유휴(Idle): 브라우저가 유휴 상태일 때 수행될 수 있는 업데이트.

4. 비동기 렌더링 (Asynchronous Rendering)

비동기 렌더링(Asynchronous rendering)은 React Fiber의 핵심 혁신입니다. 이를 통해 React는 렌더링 프로세스를 일시 중지하고 다시 시작할 수 있으며, 더 높은 우선순위의 업데이트와 사용자 상호 작용을 더 효과적으로 처리할 수 있습니다. 이는 렌더링 프로세스를 더 작고 중단 가능한 작업 단위로 분해하고, 우선순위에 따라 스케줄링함으로써 달성됩니다. React가 낮은 우선순위 작업을 처리하는 동안 더 높은 우선순위 업데이트가 도착하면, React는 낮은 우선순위 작업을 일시 중지하고, 더 높은 우선순위 업데이트를 처리한 다음, 중단했던 낮은 우선순위 작업을 다시 시작할 수 있습니다. 이는 복잡한 업데이트를 처리할 때도 사용자 인터페이스가 반응성을 유지하도록 보장합니다.

5. 워크루프 (WorkLoop)

워크루프(WorkLoop)는 Fiber 아키텍처의 핵심입니다. 이는 Fiber 트리를 반복하여 개별 파이버를 처리하고 필요한 업데이트를 수행하는 함수입니다. 이 루프는 모든 보류 중인 작업이 완료되거나 React가 더 높은 우선순위 작업을 처리하기 위해 일시 중지해야 할 때까지 계속됩니다. 워크루프의 책임은 다음과 같습니다:

• 처리할 다음 파이버 선택.
• 컴포넌트의 생명주기 메서드 실행.
• 현재 및 새 파이버 트리 간의 차이 계산.
• DOM 업데이트.

React Fiber의 장점

React Fiber는 React 개발자와 사용자 모두에게 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다:

1. 향상된 성능

렌더링 프로세스를 더 작고 중단 가능한 작업 단위로 분해함으로써, React Fiber는 React 애플리케이션의 성능을 크게 향상시킵니다. 이는 특히 빈번한 상태 변경이나 장기 실행 계산이 있는 복잡한 애플리케이션에서 두드러집니다. 업데이트의 우선순위를 지정하고 사용자 상호 작용에 더 빠르게 응답하는 능력은 더 부드럽고 유연한 사용자 경험을 제공합니다.

예를 들어, 복잡한 제품 목록 페이지가 있는 전자 상거래 웹사이트를 생각해 보세요. React Fiber가 없으면 제품 목록을 필터링하고 정렬하는 작업으로 인해 UI가 응답하지 않게 되어 사용자 경험에 불만을 초래할 수 있습니다. React Fiber를 사용하면 이러한 작업을 비동기적으로 수행할 수 있어 UI가 반응성을 유지하고 사용자에게 더 원활한 경험을 제공합니다.

2. 향상된 반응성

React Fiber의 비동기 렌더링 기능은 React가 사용자 상호 작용에 더 반응적으로 처리할 수 있도록 합니다. 사용자 행동에 의해 트리거되는 업데이트의 우선순위를 지정함으로써, React는 복잡한 업데이트를 처리할 때도 UI가 상호 작용 가능하도록 보장할 수 있습니다. 이는 더 매력적이고 만족스러운 사용자 경험을 제공합니다.

여러 사용자가 동시에 변경하는 공동 문서 편집기를 상상해 보세요. React Fiber를 사용하면, UI는 많은 동시 업데이트를 처리할 때도 각 사용자의 작업에 반응성을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 지연이나 지체 없이 실시간으로 공동 작업할 수 있습니다.

3. 더 큰 유연성

React Fiber는 복잡한 애플리케이션 관리에서 더 큰 유연성을 제공합니다. 업데이트의 우선순위를 지정하고 비동기 작업을 처리하는 능력은 개발자가 특정 사용 사례에 맞게 렌더링 프로세스를 최적화할 수 있도록 합니다. 이는 더 정교하고 성능이 뛰어난 애플리케이션을 만들 수 있게 합니다.

예를 들어, 대량의 실시간 데이터를 표시하는 데이터 시각화 애플리케이션을 생각해 보세요. React Fiber를 사용하면 개발자는 가장 중요한 데이터 포인트의 렌더링에 우선순위를 지정하여 사용자가 가장 관련성 있는 정보를 먼저 볼 수 있도록 보장할 수 있습니다. 또한 브라우저가 유휴 상태일 때까지 중요도가 낮은 데이터 포인트의 렌더링을 연기하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

4. UI 디자인의 새로운 가능성

React Fiber는 UI 디자인의 새로운 가능성을 열어줍니다. 비동기 렌더링을 수행하고 업데이트의 우선순위를 지정하는 능력은 개발자가 성능 저하 없이 더 복잡하고 동적인 UI를 만들 수 있도록 합니다. 이는 더 매력적이고 몰입감 있는 사용자 경험을 만들 수 있게 합니다.

잦은 게임 상태 업데이트가 필요한 게임 애플리케이션을 생각해 보세요. React Fiber를 사용하면 개발자는 플레이어 캐릭터와 적 캐릭터와 같은 가장 중요한 게임 요소의 렌더링에 우선순위를 지정하여, 많은 업데이트를 처리할 때도 게임이 반응성을 유지하도록 보장할 수 있습니다. 또한 브라우저가 유휴 상태일 때까지 배경 경치와 같은 중요도가 낮은 게임 요소의 렌더링을 연기하여 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

React 개발자를 위한 시사점

React Fiber는 주로 구현 세부 사항이지만, React 개발자에게 몇 가지 시사점이 있습니다. 다음은 몇 가지 주요 고려 사항입니다:

1. 동시성 모드(Concurrent Mode) 이해하기

React Fiber는 React가 비동기 렌더링을 더 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 새로운 기능 세트인 동시성 모드(Concurrent Mode)를 가능하게 합니다. 동시성 모드는 개발자가 숙지해야 할 새로운 API와 개념을 도입합니다. 예를 들면 다음과 같습니다:

• Suspense: 데이터가 사용 가능해질 때까지 컴포넌트 렌더링을 일시 중단하는 메커니즘.
• Transitions: 중요도가 낮고 필요한 경우 연기될 수 있는 업데이트를 표시하는 방법.
• useDeferredValue: UI의 일부 업데이트를 연기할 수 있도록 하는 훅.
• useTransition: 업데이트를 전환으로 표시할 수 있도록 하는 훅.

이러한 API와 개념을 이해하는 것은 React Fiber의 기능을 최대한 활용하는 데 중요합니다.

2. 오류 경계 (Error Boundaries)

비동기 렌더링에서는 렌더링 프로세스의 여러 지점에서 오류가 발생할 수 있습니다. 오류 경계(Error boundaries)는 렌더링 중에 발생하는 오류를 포착하고 애플리케이션 전체가 충돌하는 것을 방지하기 위한 메커니즘입니다. 개발자는 오류를 우아하게 처리하고 사용자에게 대체 UI를 제공하기 위해 오류 경계를 사용해야 합니다.

예를 들어, 외부 API에서 데이터를 가져오는 컴포넌트를 상상해 보세요. API 호출이 실패하면 컴포넌트가 오류를 발생시킬 수 있습니다. 컴포넌트를 오류 경계로 감싸면 오류를 포착하고 데이터 로드에 실패했음을 나타내는 메시지를 사용자에게 표시할 수 있습니다.

3. 효과 및 부작용 (Effects and Side Effects)

비동기 렌더링을 사용할 때 효과와 부작용에 유의하는 것이 중요합니다. 효과는 컴포넌트가 렌더링된 후에 실행되도록 보장하는 useEffect 훅에서 수행되어야 합니다. 또한 React 외부에서 직접 DOM을 조작하는 것과 같이 렌더링 프로세스를 방해할 수 있는 부작용을 피하는 것이 중요합니다.

렌더링된 후 문서 제목을 업데이트해야 하는 컴포넌트를 생각해 보세요. 컴포넌트의 렌더 함수 내에서 직접 문서 제목을 설정하는 대신, useEffect 훅을 사용하여 컴포넌트가 렌더링된 후에 제목을 업데이트해야 합니다. 이는 비동기 렌더링을 사용할 때도 제목이 올바르게 업데이트되도록 보장합니다.

4. 차단 작업 피하기 (Avoiding Blocking Operations)

React Fiber의 비동기 렌더링 기능을 최대한 활용하려면 메인 스레드를 차단할 수 있는 차단 작업을 피하는 것이 중요합니다. 여기에는 장기 실행 계산, 동기식 API 호출 및 과도한 DOM 조작이 포함됩니다. 대신 개발자는 Web Workers 또는 비동기 API 호출과 같은 비동기 기술을 사용하여 이러한 작업을 백그라운드에서 수행해야 합니다.

예를 들어, 메인 스레드에서 복잡한 계산을 수행하는 대신 Web Worker를 사용하여 별도의 스레드에서 계산을 수행할 수 있습니다. 이렇게 하면 계산이 메인 스레드를 차단하는 것을 방지하고 UI가 반응성을 유지하도록 보장합니다.

실용적인 예시 및 사용 사례

React Fiber가 사용자 경험을 크게 향상시킬 수 있는 몇 가지 실용적인 예시와 사용 사례를 살펴보겠습니다:

1. 데이터 집약적 애플리케이션 (Data-Intensive Applications)

대량의 데이터를 표시하는 애플리케이션(예: 대시보드, 데이터 시각화 도구, 전자 상거래 웹사이트)은 React Fiber의 향상된 성능과 반응성으로부터 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 가장 중요한 데이터 포인트의 렌더링에 우선순위를 지정하고 중요도가 낮은 데이터 포인트의 렌더링을 연기함으로써, 개발자는 사용자가 가장 관련성 있는 정보를 먼저 보고 많은 데이터를 처리할 때도 UI가 반응성을 유지하도록 보장할 수 있습니다.

예를 들어, 실시간 주가를 표시하는 금융 대시보드는 React Fiber를 사용하여 현재 주가 렌더링에 우선순위를 지정하고 과거 주가 렌더링을 연기할 수 있습니다. 이는 사용자가 가장 최신 정보를 볼 수 있고 많은 데이터를 처리할 때도 대시보드가 반응성을 유지하도록 보장합니다.

2. 대화형 UI (Interactive UIs)

게임, 시뮬레이션, 공동 편집기와 같은 복잡한 대화형 UI를 가진 애플리케이션은 React Fiber의 향상된 반응성으로부터 이점을 얻을 수 있습니다. 사용자 작업에 의해 트리거되는 업데이트의 우선순위를 지정함으로써, 개발자는 많은 업데이트를 처리할 때도 UI가 상호 작용 가능하도록 보장할 수 있습니다.

플레이어들이 유닛에 끊임없이 명령을 내리는 실시간 전략 게임을 상상해 보세요. React Fiber를 사용하면, UI는 많은 동시 업데이트를 처리할 때도 각 플레이어의 작업에 반응성을 유지할 수 있습니다. 이를 통해 플레이어는 지연이나 지체 없이 실시간으로 유닛을 제어할 수 있습니다.

3. 애니메이션이 있는 애플리케이션 (Applications with Animations)

애니메이션을 사용하는 애플리케이션은 React Fiber의 비동기 렌더링 기능으로부터 이점을 얻을 수 있습니다. 애니메이션 프로세스를 더 작고 중단 가능한 작업 단위로 분해함으로써, 개발자는 애니메이션이 부드럽게 실행되고 애니메이션이 복잡할 때도 UI가 반응성을 유지하도록 보장할 수 있습니다.

예를 들어, 복잡한 페이지 전환 애니메이션이 있는 웹사이트는 React Fiber를 사용하여 애니메이션이 부드럽게 실행되고 전환 중에 사용자가 지연이나 지체를 경험하지 않도록 보장할 수 있습니다.

4. 코드 스플리팅 및 지연 로딩 (Code Splitting and Lazy Loading)

React Fiber는 코드 스플리팅 및 지연 로딩 기술과 원활하게 통합됩니다. React.lazy와 Suspense를 사용하면 필요에 따라 컴포넌트를 로드하여 애플리케이션의 초기 로드 시간을 개선할 수 있습니다. Fiber는 로딩 표시기와 대체 UI가 부드럽게 표시되고 로드된 컴포넌트가 효율적으로 렌더링되도록 보장합니다.

React Fiber 사용을 위한 모범 사례

React Fiber를 최대한 활용하려면 다음 모범 사례를 고려하십시오:

• 동시성 모드 사용: React Fiber의 비동기 렌더링 기능의 잠재력을 최대한 활용하려면 동시성 모드를 활성화하십시오.
• 오류 경계 구현: 오류를 우아하게 처리하고 애플리케이션 전체가 충돌하는 것을 방지하기 위해 오류 경계를 사용하십시오.
• 효과 최적화: useEffect 훅을 사용하여 효과와 부작용을 관리하고 렌더링 프로세스를 방해할 수 있는 부작용을 피하십시오.
• 차단 작업 피하기: 메인 스레드를 차단할 수 있는 차단 작업을 피하기 위해 비동기 기술을 사용하십시오.
• 애플리케이션 프로파일링: React의 프로파일링 도구를 사용하여 성능 병목 현상을 식별하고 코드에 따라 최적화하십시오.

글로벌 맥락에서 React Fiber

React Fiber의 이점은 지리적 위치나 문화적 맥락에 관계없이 보편적으로 적용됩니다. 성능, 반응성 및 유연성의 개선은 전 세계 사용자에게 원활한 사용자 경험을 제공하는 데 중요합니다. 전 세계의 다양한 사용자를 위한 애플리케이션을 구축할 때, 네트워크 지연 시간, 장치 기능 및 지역 선호도와 같은 요소를 고려하는 것이 필수적입니다. React Fiber는 렌더링 프로세스를 최적화하고 이상적이지 않은 조건에서도 UI가 반응성을 유지하도록 보장함으로써 이러한 문제 중 일부를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

예를 들어, 인터넷 연결 속도가 느린 지역에서 React Fiber의 비동기 렌더링 기능은 UI가 빠르게 로드되고 반응성을 유지하도록 도와 해당 지역 사용자에게 더 나은 경험을 제공할 수 있습니다. 유사하게, 광범위한 장치 기능을 가진 지역에서 React Fiber의 업데이트 우선순위 지정 및 비동기 작업 처리 능력은 고급 스마트폰부터 저가형 피처폰에 이르기까지 다양한 장치에서 애플리케이션이 원활하게 실행되도록 보장할 수 있습니다.

결론

React Fiber는 React 애플리케이션이 구축되고 렌더링되는 방식을 변화시킨 혁신적인 아키텍처입니다. 비동기 렌더링과 정교한 스케줄링 알고리즘을 도입함으로써, React Fiber는 더 부드러운 사용자 경험, 향상된 성능, 그리고 더 큰 유연성을 가능하게 하는 강력한 기능을 제공합니다. 비록 새로운 개념과 API를 도입하지만, React Fiber를 이해하는 것은 현대적이고, 성능이 뛰어나며, 확장 가능한 애플리케이션을 구축하고자 하는 모든 React 개발자에게 중요합니다. React Fiber와 관련 기능을 수용함으로써 개발자는 전 세계 사용자에게 탁월한 사용자 경험을 제공하고 React로 가능한 것의 경계를 넓힐 수 있습니다.