React 재조정(Reconciliation): 가상 DOM 비교(Diffing)와 성능 최적화를 위한 핵심 전략 마스터하기

React는 사용자 인터페이스를 구축하기 위한 강력한 JavaScript 라이브러리입니다. 그 핵심에는 재조정(reconciliation)이라는 메커니즘이 있으며, 이는 컴포넌트의 상태가 변경될 때 실제 DOM(문서 객체 모델)을 효율적으로 업데이트하는 역할을 합니다. 재조정을 이해하는 것은 성능이 뛰어나고 확장 가능한 React 애플리케이션을 구축하는 데 매우 중요합니다. 이 글에서는 가상 DOM, 비교 알고리즘, 성능 최적화 전략에 초점을 맞춰 React의 재조정 과정의 내부 작동 방식을 깊이 파고듭니다.

React 재조정이란 무엇인가?

재조정은 React가 DOM을 업데이트하는 데 사용하는 프로세스입니다. React는 DOM을 직접 조작하는 대신(느릴 수 있음) 가상 DOM(virtual DOM)을 사용합니다. 가상 DOM은 실제 DOM을 메모리에 가볍게 표현한 것입니다. 컴포넌트의 상태가 변경되면 React는 가상 DOM을 업데이트하고, 실제 DOM을 업데이트하는 데 필요한 최소한의 변경 사항을 계산한 다음, 해당 변경 사항을 적용합니다. 이 과정은 모든 상태 변경 시 실제 DOM을 직접 조작하는 것보다 훨씬 효율적입니다.

건물(실제 DOM)의 상세한 청사진(가상 DOM)을 준비하는 것으로 생각할 수 있습니다. 작은 변경이 필요할 때마다 건물 전체를 허물고 다시 짓는 대신, 청사진을 기존 구조와 비교하여 필요한 수정만 합니다. 이는 중단을 최소화하고 프로세스를 훨씬 빠르게 만듭니다.

가상 DOM: React의 비밀 병기

가상 DOM은 UI의 구조와 내용을 나타내는 JavaScript 객체입니다. 본질적으로 실제 DOM의 가벼운 복사본입니다. React는 가상 DOM을 사용하여 다음을 수행합니다:

• 변경 사항 추적: React는 컴포넌트의 상태가 업데이트될 때 가상 DOM의 변경 사항을 추적합니다.
• 비교(Diffing): 그런 다음 이전 가상 DOM과 새 가상 DOM을 비교하여 실제 DOM을 업데이트하는 데 필요한 최소한의 변경 사항 수를 결정합니다. 이 비교를 비교(diffing)라고 합니다.
• 일괄 업데이트: React는 이러한 변경 사항을 일괄 처리하여 단일 작업으로 실제 DOM에 적용함으로써 DOM 조작 횟수를 최소화하고 성능을 향상시킵니다.

가상 DOM을 통해 React는 모든 작은 변경에 대해 실제 DOM을 직접 건드리지 않고도 복잡한 UI 업데이트를 효율적으로 수행할 수 있습니다. 이것이 React 애플리케이션이 직접적인 DOM 조작에 의존하는 애플리케이션보다 종종 더 빠르고 반응성이 좋은 핵심 이유입니다.

비교 알고리즘(Diffing Algorithm): 최소한의 변경 사항 찾기

비교 알고리즘은 React 재조정 프로세스의 핵심입니다. 이 알고리즘은 이전 가상 DOM을 새 가상 DOM으로 변환하는 데 필요한 최소한의 작업 수를 결정합니다. React의 비교 알고리즘은 두 가지 주요 가정을 기반으로 합니다:

1. 서로 다른 타입의 두 엘리먼트는 서로 다른 트리를 생성합니다. React가 다른 타입의 두 엘리먼트(예: <div>와 <span>)를 만나면 이전 트리를 완전히 마운트 해제하고 새 트리를 마운트합니다.
2. 개발자는 key prop을 사용하여 여러 렌더링 간에 안정적으로 유지될 수 있는 자식 엘리먼트에 대한 힌트를 줄 수 있습니다. key prop을 사용하면 React가 어떤 엘리먼트가 변경, 추가 또는 제거되었는지 효율적으로 식별하는 데 도움이 됩니다.

비교 알고리즘의 작동 방식:

1. 엘리먼트 타입 비교: React는 먼저 루트 엘리먼트를 비교합니다. 타입이 다르면 React는 이전 트리를 해체하고 처음부터 새 트리를 구축합니다. 엘리먼트 타입이 같지만 속성이 변경된 경우, React는 변경된 속성만 업데이트합니다.
2. 컴포넌트 업데이트: 루트 엘리먼트가 동일한 컴포넌트인 경우, React는 컴포넌트의 props를 업데이트하고 render() 메서드를 호출합니다. 그런 다음 비교 프로세스는 컴포넌트의 자식에 대해 재귀적으로 계속됩니다.
3. 리스트 재조정: 자식 리스트를 반복할 때 React는 key prop을 사용하여 어떤 엘리먼트가 추가, 제거 또는 이동되었는지 효율적으로 결정합니다. key가 없으면 React는 모든 자식을 다시 렌더링해야 하므로 특히 큰 리스트의 경우 비효율적일 수 있습니다.

예시 (key가 없는 경우):

key 없이 렌더링된 아이템 리스트를 상상해 보세요:

<ul>
  <li>Item 1</li>
  <li>Item 2</li>
  <li>Item 3</li>
</ul>

리스트의 맨 앞에 새 아이템을 삽입하면 React는 어떤 아이템이 동일하고 어떤 것이 새로운지 알 수 없기 때문에 기존의 세 아이템을 모두 다시 렌더링해야 합니다. React는 첫 번째 리스트 아이템이 변경되었다고 보고 그 이후의 *모든* 리스트 아이템도 변경되었다고 가정합니다. 이는 key가 없으면 React가 인덱스 기반 재조정을 사용하기 때문입니다. 가상 DOM은 'Item 1'이 'New Item'으로 변경되어 업데이트되어야 한다고 "생각"하지만, 실제로는 리스트 맨 앞에 'New Item'을 추가했을 뿐입니다. 그러면 DOM은 'Item 1', 'Item 2', 'Item 3'에 대해 모두 업데이트되어야 합니다.

예시 (key가 있는 경우):

이제 key가 있는 동일한 리스트를 생각해 보세요:

<ul>
  <li key="item1">Item 1</li>
  <li key="item2">Item 2</li>
  <li key="item3">Item 3</li>
</ul>

리스트의 맨 앞에 새 아이템을 삽입하면 React는 새로운 아이템 하나만 추가되었고 기존 아이템들은 단순히 아래로 이동했다는 것을 효율적으로 판단할 수 있습니다. key prop을 사용하여 기존 아이템을 식별하고 불필요한 리렌더링을 피합니다. 이런 방식으로 key를 사용하면 가상 DOM이 'Item 1', 'Item 2', 'Item 3'에 대한 이전 DOM 엘리먼트가 실제로 변경되지 않았음을 이해할 수 있으므로 실제 DOM에서 업데이트할 필요가 없습니다. 새 엘리먼트는 단순히 실제 DOM에 삽입될 수 있습니다.

key prop은 형제 엘리먼트 사이에서 고유해야 합니다. 일반적인 패턴은 데이터의 고유 ID를 사용하는 것입니다:

<ul>
  {items.map(item => (
    <li key={item.id}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

React 성능 최적화를 위한 핵심 전략

React 재조정을 이해하는 것은 첫 단계일 뿐입니다. 진정으로 성능이 뛰어난 React 애플리케이션을 구축하려면 React가 비교 프로세스를 최적화하는 데 도움이 되는 전략을 구현해야 합니다. 다음은 몇 가지 핵심 전략입니다:

1. key를 효과적으로 사용하기

위에서 설명했듯이 key prop을 사용하는 것은 리스트 렌더링을 최적화하는 데 매우 중요합니다. 리스트의 각 아이템의 정체성을 정확하게 반영하는 고유하고 안정적인 key를 사용해야 합니다. 아이템의 순서가 변경될 수 있는 경우 배열 인덱스를 key로 사용하는 것을 피하세요. 이는 불필요한 리렌더링과 예기치 않은 동작을 유발할 수 있습니다. 좋은 전략은 데이터셋의 고유 식별자를 key로 사용하는 것입니다.

예시: 잘못된 key 사용법 (인덱스를 key로 사용)

<ul>
  {items.map((item, index) => (
    <li key={index}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

나쁜 이유: items의 순서가 변경되면 각 아이템의 index가 변경되어 내용이 변경되지 않았음에도 불구하고 React가 모든 리스트 아이템을 리렌더링하게 됩니다.

예시: 올바른 key 사용법 (고유 ID)

<ul>
  {items.map(item => (
    <li key={item.id}>{item.name}</li>
  ))}
</ul>

좋은 이유: item.id는 각 아이템에 대한 안정적이고 고유한 식별자입니다. items의 순서가 변경되더라도 React는 각 아이템을 효율적으로 식별하고 실제로 변경된 아이템만 리렌더링할 수 있습니다.

2. 불필요한 리렌더링 피하기

컴포넌트는 props나 state가 변경될 때마다 리렌더링됩니다. 그러나 때로는 props와 state가 실제로 변경되지 않았음에도 컴포넌트가 리렌더링될 수 있습니다. 이는 특히 복잡한 애플리케이션에서 성능 문제를 유발할 수 있습니다. 불필요한 리렌더링을 방지하기 위한 몇 가지 기술은 다음과 같습니다:

• Pure Components: React는 React.PureComponent 클래스를 제공하며, 이는 shouldComponentUpdate()에서 얕은(shallow) prop 및 state 비교를 구현합니다. props와 state가 얕게 변경되지 않았다면 컴포넌트는 리렌더링되지 않습니다. 얕은 비교는 props와 state 객체의 참조가 변경되었는지 확인합니다.
• React.memo: 함수형 컴포넌트의 경우 React.memo를 사용하여 컴포넌트를 메모이제이션할 수 있습니다. React.memo는 함수형 컴포넌트의 결과를 메모이제이션하는 고차 컴포넌트입니다. 기본적으로 props를 얕게 비교합니다.
• shouldComponentUpdate(): 클래스 컴포넌트의 경우 shouldComponentUpdate() 생명주기 메서드를 구현하여 컴포넌트가 언제 리렌더링되어야 하는지를 제어할 수 있습니다. 이를 통해 리렌더링이 필요한지 여부를 결정하는 사용자 정의 로직을 구현할 수 있습니다. 그러나 이 메서드를 사용할 때는 올바르게 구현하지 않으면 버그를 유발하기 쉬우므로 주의해야 합니다.

예시: React.memo 사용하기

const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  // 여기에 렌더링 로직
  return <div>{props.data}</div>;
});

이 예에서 MyComponent는 전달된 props가 얕게 변경될 경우에만 리렌더링됩니다.

3. 불변성(Immutability)

불변성은 React 개발의 핵심 원칙입니다. 복잡한 데이터 구조를 다룰 때는 데이터를 직접 변경하는 것을 피하는 것이 중요합니다. 대신 원하는 변경 사항이 적용된 데이터의 새 복사본을 만드세요. 이렇게 하면 React가 변경 사항을 더 쉽게 감지하고 리렌더링을 최적화할 수 있습니다. 또한 예기치 않은 부작용을 방지하고 코드를 더 예측 가능하게 만듭니다.

예시: 데이터 변형 (잘못된 방법)

const items = this.state.items;
items.push({ id: 'new-item', name: 'New Item' }); // 원본 배열을 변형함
this.setState({ items });

예시: 불변성을 유지한 업데이트 (올바른 방법)

this.setState(prevState => ({
  items: [...prevState.items, { id: 'new-item', name: 'New Item' }]
}));

올바른 예에서는 전개 연산자(...)를 사용하여 기존 아이템과 새 아이템을 포함하는 새 배열을 만듭니다. 이렇게 하면 원본 items 배열을 변경하지 않으므로 React가 변경 사항을 더 쉽게 감지할 수 있습니다.

4. Context 사용 최적화하기

React Context는 모든 레벨에서 수동으로 props를 전달할 필요 없이 컴포넌트 트리를 통해 데이터를 전달하는 방법을 제공합니다. Context는 강력하지만 잘못 사용하면 성능 문제를 유발할 수도 있습니다. Context를 소비하는 모든 컴포넌트는 Context 값이 변경될 때마다 리렌더링됩니다. Context 값이 자주 변경되면 많은 컴포넌트에서 불필요한 리렌더링을 유발할 수 있습니다.

Context 사용 최적화 전략:

• 여러 Context 사용하기: 큰 Context를 더 작고 구체적인 Context로 나누세요. 이렇게 하면 특정 Context 값이 변경될 때 리렌더링해야 하는 컴포넌트의 수가 줄어듭니다.
• Context Provider 메모이제이션하기: React.memo를 사용하여 Context provider를 메모이제이션하세요. 이렇게 하면 Context 값이 불필요하게 변경되는 것을 방지하여 리렌더링 횟수를 줄일 수 있습니다.
• 셀렉터(Selector) 사용하기: 컴포넌트가 Context에서 필요한 데이터만 추출하는 셀렉터 함수를 만드세요. 이를 통해 컴포넌트는 모든 Context 변경 시 리렌더링하는 대신 필요한 특정 데이터가 변경될 때만 리렌더링할 수 있습니다.

5. 코드 분할(Code Splitting)

코드 분할은 애플리케이션을 필요에 따라 로드할 수 있는 더 작은 번들로 나누는 기술입니다. 이는 애플리케이션의 초기 로드 시간을 크게 개선하고 브라우저가 파싱하고 실행해야 하는 JavaScript의 양을 줄일 수 있습니다. React는 코드 분할을 구현하는 여러 방법을 제공합니다:

• React.lazy와 Suspense: 이 기능들을 사용하면 컴포넌트를 동적으로 가져와 필요할 때만 렌더링할 수 있습니다. React.lazy는 컴포넌트를 지연 로딩하고, Suspense는 컴포넌트가 로딩되는 동안 대체 UI를 제공합니다.
• 동적 임포트(Dynamic Imports): 동적 임포트(import())를 사용하여 모듈을 필요에 따라 로드할 수 있습니다. 이를 통해 필요할 때만 코드를 로드하여 초기 로드 시간을 줄일 수 있습니다.

예시: React.lazy와 Suspense 사용하기

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

function App() {
  return (
    <Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
      <MyComponent />
    </Suspense>
  );
}

6. 디바운싱(Debouncing)과 스로틀링(Throttling)

디바운싱과 스로틀링은 함수가 실행되는 빈도를 제한하는 기술입니다. 이는 scroll, resize, input 이벤트와 같이 자주 발생하는 이벤트를 처리하는 데 유용할 수 있습니다. 이러한 이벤트를 디바운싱하거나 스로틀링함으로써 애플리케이션이 응답하지 않게 되는 것을 방지할 수 있습니다.

• 디바운싱: 디바운싱은 함수가 마지막으로 호출된 후 일정 시간이 지날 때까지 함수의 실행을 지연시킵니다. 이는 사용자가 타이핑하거나 스크롤할 때 함수가 너무 자주 호출되는 것을 방지하는 데 유용합니다.
• 스로틀링: 스로틀링은 함수가 호출될 수 있는 빈도를 제한합니다. 이는 함수가 주어진 시간 간격 내에 최대 한 번만 호출되도록 보장합니다. 이는 사용자가 창 크기를 조절하거나 스크롤할 때 함수가 너무 자주 호출되는 것을 방지하는 데 유용합니다.

7. 프로파일러(Profiler) 사용하기

React는 애플리케이션의 성능 병목 현상을 식별하는 데 도움이 되는 강력한 프로파일러 도구를 제공합니다. 프로파일러를 사용하면 컴포넌트의 성능을 기록하고 렌더링 방식을 시각화할 수 있습니다. 이를 통해 불필요하게 리렌더링되거나 렌더링하는 데 오랜 시간이 걸리는 컴포넌트를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 프로파일러는 Chrome 또는 Firefox 확장 프로그램으로 사용할 수 있습니다.

국제화 고려사항

전 세계 사용자를 대상으로 React 애플리케이션을 개발할 때는 국제화(i18n) 및 현지화(l10n)를 고려하는 것이 필수적입니다. 이를 통해 다양한 국가와 문화권의 사용자에게 애플리케이션이 접근 가능하고 사용자 친화적이 되도록 보장합니다.

• 텍스트 방향 (RTL): 아랍어 및 히브리어와 같은 일부 언어는 오른쪽에서 왼쪽으로(RTL) 작성됩니다. 애플리케이션이 RTL 레이아웃을 지원하는지 확인하세요.
• 날짜 및 숫자 서식: 다른 로케일에 맞는 적절한 날짜 및 숫자 형식을 사용하세요.
• 통화 서식: 사용자의 로케일에 맞는 올바른 형식으로 통화 값을 표시하세요.
• 번역: 애플리케이션의 모든 텍스트에 대한 번역을 제공하세요. 번역 관리 시스템을 사용하여 번역을 효율적으로 관리하세요. i18next 또는 react-intl과 같이 도움이 될 수 있는 많은 라이브러리가 있습니다.

예를 들어, 간단한 날짜 형식:

• 미국: MM/DD/YYYY
• 유럽: DD/MM/YYYY
• 일본: YYYY/MM/DD

이러한 차이점을 고려하지 않으면 전 세계 사용자에게 좋지 않은 사용자 경험을 제공하게 됩니다.

결론

React 재조정은 효율적인 UI 업데이트를 가능하게 하는 강력한 메커니즘입니다. 가상 DOM, 비교 알고리즘 및 최적화를 위한 핵심 전략을 이해함으로써 성능이 뛰어나고 확장 가능한 React 애플리케이션을 구축할 수 있습니다. key를 효과적으로 사용하고, 불필요한 리렌더링을 피하며, 불변성을 사용하고, Context 사용을 최적화하고, 코드 분할을 구현하고, React 프로파일러를 활용하여 성능 병목 현상을 식별하고 해결하는 것을 기억하세요. 또한 국제화와 현지화를 고려하여 진정으로 글로벌한 React 애플리케이션을 만드세요. 이러한 모범 사례를 준수함으로써 다양한 국제 사용자를 지원하면서 광범위한 장치 및 플랫폼에서 뛰어난 사용자 경험을 제공할 수 있습니다.