자바스크립트와 인터프리터

2.3 자바스크립트 성장의 역사

• 초창기 자바스크립트는 웹페이지의 보조적인 기능을 수행하기 위해 한정적인 용도로 사용되었다. 이 시기에 대부분의 로직은 주로 웹 서버에서 실행되었고, 브라우저는 서버로부터 전달받은 HTML과 CSS를 단순히 렌더링하는 수준이 었다.

2.3.1 Ajax

• 1999년, 자바스크립트를 이용해 서버와 브라우저가 비동기(asynchronous) 방식으로 데이터를 교환할 수 있는 통신 기능인 Ajax(Asynchronous JavaScriPt and XML)가 XMLHttpRequest라는 이름으로 등장했다.
• 이전의 웹페이지는 html 태그로 시작해서 html 태그로 끝나는 완전한 HTML 코드를 서버로부터 전송받아 웹페이지 전체를 렌더링하는 방식으로 동작했다. 따라서 화면이 전환되면 서버로부터 새로운 HTML을 전송 받아 웹페이지 전체를 처음부터 다시 렌더링했다.
• 이러한 방식은 변경할 필요가 없는 부분까지 포함된 HTML 코드를 서버로부터 다시 전송받기 때문에 불필요한 데이터 통신이 발생하고, 변경할 필요가 없는 부분까지 처음부터 다시 렌더링해야 하기 때문에 성능 면에서도 불리하다. 이로 인해 화면이 전환되면 화면이 순간적으로 깜박이는 현상이 발생하고, 이는 웹페이지의 어쩔 수 없는 한계로 받아들여졌다.
• Ajax의 등장은 이전의 패러다임을 획기적으로 전환했다. 즉, 웹페이지에서 변경할 필요가 없는 부분은 다시 렌더링하지 않고, 서버로부터 필요한 데이터만 전송받아 변경해야 하는 부분만 한정적으로 렌더링하는 방식 이 가능해진 것이다. 이로써 웹 브라우저에서도 데스크톱 애플리케이션과 유사한 빠른 성능과 부드러운 화면 전환이 가능해졌다.

2.3.3 V8 자바스크립트 엔진

• 2008년 등장한 구글의 V8 자바스크립트 엔진은 이러한 요구에 부합하는 빠른 성능을 보여주었다. V8 자바스크립트 엔진의 등장으로 자바스크립트는 데스크톱 애플리케이션과 유사한 사용자 경험(UX； user experience)을 제공할 수 있는 웹 애플리케이션 프로그래밍 언어로 정착하게 되었다.
• V8 자바스크립트 엔진으로 촉발된 자바스크립트의 발전으로 과거 웹 서버에서 수행되던 로직들이 대거 클라이언트(브라우저)로 이동했고, 이는 웹 애플리케이션 개발에서 프런트엔드 영역이 주목받는 계기로 작용했다.

2.3.4 Node.js

• 2009년, 라이언 달이 발표한 Node.js8는 구글 V8 자바스크립트 엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임 환경이다.
• Node.js는 브라우저의 자바스크립트 엔진에서만 동작하던 자바스크립트를 브라우저 이외의 환경에서도 동작할 수 있도록 자바스크립트 엔진을 브라우저에서 독립시킨 자바스크립트 실행 환경이다. Node.js는 다양한 플랫폼에 적용할 수 있지만 서버 사이드 애플리케이션 개발에 주로 사용되며, 이에 필요한 모듈, 파일 시스템. HTTP 등 빌트인 내장 API를 제공한다.
• Node.js는 비동기 I/O를 지원하며 단일 스레드(single thread) 이벤트 루프 기반으로 동작함으로써 요청(request) 처리 성능이 좋다. 따라서 Node.js는 데이터를 실시간으로 처리하기 위해 I/O가 빈번하게 발생하는 SPA(SinglePage Application)에 적합하다. 하지만 CPU 사용률이 높은 애플리케이션에는 권장하지 않는다.

2.3.5 SPA 프레임워크

• 모던 웹 애플리케이션은 데스크톱 애플리케이션과 비교해도 손색없는 성능과 사용자 경험을 제공하는 것이 필수가 되었고, 더불어 개발 규모와 복잡도도 상승했다.
• 이전의 개발 방식으로는 복잡해진 개발 과정을 수행하기 어려워졌고, 이러한 필요에 따라 많은 패턴과 라이브러리가 출현했다. 그 덕분에 개발에 많은 도움을 주었지만 변경에 유연하면서 확장하기 쉬운 애플리케이션 아키텍처의 구축을 어렵게 했고, 필연적으로 프레임워크가 등장하게 되었다.
• 이러한 요구에 발맞춰 CBD(Component Based Development) 방법론을 기반으로하는 SPA가 대중화되면서 Angular, React, Vue.js 등 당야한 SPA 프레임워크/라이브러리 또한 많은 사용층을 확보하고 있다.

2.4 자바스크립트와 ECMASCript

• ECMAScript는 자바스크립트의 표준 사양인 ECMA-262를 말하며, 프로그래밍 언어의 값, 타입, 객체 와 프로퍼티, 함수, 표준 빌트인 객체 등 핵심 문법을 규정한다. 각 브라우저 제조사는 ECMAScript 사양을 준수해서 브라우저에 내장되는 자바스크립트 엔진을 구현한다.
• 자바스크립트는 일반적으로 프로그래밍 언어로서 기본 뼈대를 이루는 ECMAScript와 브라우저가 별도 지원하는 클라이언트 사이드 Web API, 즉 DOM. BOM, Canvas, XMLHttpRequest, fetch, requestAnimationFrame, SVG, Web Storage, Web Component, Web Worker 등을 아우르는 개념이다.
• 클라이 언트 사이드 Web API는 ECMAScript와는 별도로 월드 와이드 웹 콘소시엄에서 별도의 사양으로 관리하고 있다. 클라이언트 사이드 Web API의 자세한 내용은 MDN web docs의 Web API 페이지를 참고하자.

2.5 자바스크립트의 특징

• 자바스크립트는 HTML, CSS와 함께 웹을 구성하는 요소 중 하나로 웹 브라우저에서 동작하는 유일한 프로그래밍 언어다.
• 자바스크립트는 개발자가 별도의 컴파일 작업을 수행하지 않는 인터프리터 언어다. 대부분의 모던 자바스크립트 엔진（크롬의 V8, 파이어폭스의 SpiderMonkey, 사파리의 JavaScriptCore, 마이크로소프트 엣지의 Chakra 등）은 인터프리터와 컴파일러의 장점을 결합해 비교적 처리 속도가 느린 인터프리터의 단점을 해결했다. 인터프리터는 소스코드를 즉시 실행하고 컴파일러는 빠르게 동작하는 머신 코드를 생성하고 최적화한다. 이를 통해 컴파일 단계에서 추가적인 시간이 필요함에도 더욱 빠르게 코드를 실행할 수 있다.

• 하지만 대부분의 모던 브라우저에서 사용되는 인터프리터는 전통적인 컴파일러 언어처럼 명시적인 컴파일 단계를 거치자는 않지만 복잡한 과정을 거치며 일부 소스코드를 컴파일하고 실행한다.
• 이를 통해 인터프리터 언어의 장점인 동적 기능 지원을 살리면서 실행 속도가 느리다는 단점을 극복한다. 따라서 현재는 컴파일러와 인터프리터의 기술적 구분이 점차 모호해져 가는 추세다. 하지만 자바스크립트는 런타임에 컴파일되며 실행 파일이 생성되지않고 인터프리터의 도움 없이 실행할 수 없기 때문에 컴파일러 언어라고 할 수는 없다.

바이트 코드

• 인터프리터를 통해 파싱된 결과물인 ByteCode로 변환한다. 인터프리터란, 다시 정리하면, 코드를 한 줄 한 줄 읽어내려가며 한 줄씩 중간 단계의 Bytecode로 변환하는것을 말하며 자바스크립트는 기본적으로 인터프리터 언어다.

• 바이트코드는 중간단계의 언어이며 바이트코드를 생성하는 시점에서 자바스크립트 엔진은 실제로 Javascript 코드를 실행된다. 특정 하드웨어가 아닌 가상 컴퓨터에서 돌아가는 실행 프로그램을 위한 이진 표현법이며 하드웨어가 아닌 소프트웨어에 의해 처리되기 때문에, 보통 기계어보다 더 추상적이다.

• 아래 그림은 JavaScript 작동원리에 대한 파이프 라인이다.

• 코드를 더 빠르게 실행하기 위해, 바이트코드는 프로파일링 된 데이터와 함께 최적화 컴파일러(optimizing compiler)로 보내진다.
• 최적화 컴파일러는 프로파일링 데이터를 기반으로 최적화된 코드(Optimized code)를 생성 한다.
• 만약 프로파일링 데이터 중에 잘못된 부분이 있다면 최적화 해제(Deoptimize) 를 다시 바이트코드를 실행해서 이전 동작을 반복한다.

끝!