Node.js 이벤트 루프

Node.js로 서버를 처음 만들 때 이런 궁금증이 들었던 적 있으신가요?

// 🤔 이 코드는 어떤 순서로 실행될까요?
setTimeout(() => console.log('timeout'), 0);
setImmediate(() => console.log('immediate'));
process.nextTick(() => console.log('nextTick'));

// 답: nextTick → timeout → immediate (혹은 immediate → timeout)

“어? 브라우저 JavaScript와 다르네?” 맞습니다! Node.js의 이벤트 루프는 브라우저와는 완전히 다른 구조를 가지고 있습니다.

저도 처음 Node.js를 배울 때, “JavaScript 이벤트 루프를 이해했는데 왜 Node.js에서는 다르게 동작하지?”라고 혼란스러웠습니다. 특히 setImmediate()와 process.nextTick()의 차이를 이해하는 데 꽤 오랜 시간이 걸렸죠.

Node.js 이벤트 루프는 libuv 라이브러리 위에 구축되어 있으며, 6개의 단계(phases)를 순환합니다. 이 문서에서는 Node.js 이벤트 루프가 브라우저와 어떻게 다른지, 왜 이런 구조를 가지게 되었는지, 그리고 실제 개발에서 어떻게 활용해야 하는지 처음부터 끝까지 자세히 설명하겠습니다.

왜 Node.js 이벤트 루프를 이해해야 할까요?
브라우저 vs Node.js 이벤트 루프
Node.js 이벤트 루프의 구조
6가지 단계 (Phases) 깊이 파헤치기
process.nextTick() vs setImmediate()
Microtask와 Macrotask in Node.js
실전 예제로 배우는 Node.js 이벤트 루프
함정과 주의사항
실전에서 활용하기
결론: Node.js 이벤트 루프를 언제 어떻게 활용할까?
참고 자료

왜 Node.js 이벤트 루프를 이해해야 할까요?

1. 서버 성능을 최적화할 수 있습니다

// ❌ 이벤트 루프를 블로킹하는 코드
app.get('/api/users', (req, res) => {
  const users = db.getAllUsers(); // 동기 I/O: 블로킹!
  res.json(users);
});

// ✅ 비동기로 처리
app.get('/api/users', async (req, res) => {
  const users = await db.getAllUsers(); // 비동기: 논블로킹!
  res.json(users);
});

Node.js는 싱글 스레드이므로, 이벤트 루프를 블로킹하면 모든 요청이 대기합니다!

2. setImmediate와 process.nextTick의 차이를 이해할 수 있습니다

// 이 둘의 차이는 무엇일까요?
setImmediate(() => console.log('immediate'));
process.nextTick(() => console.log('nextTick'));

// nextTick이 항상 먼저 실행됩니다!
// 하지만 왜일까요?

3. 복잡한 비동기 로직의 실행 순서를 예측할 수 있습니다

const fs = require('fs');

setTimeout(() => console.log('1'), 0);
setImmediate(() => console.log('2'));
process.nextTick(() => console.log('3'));
Promise.resolve().then(() => console.log('4'));

fs.readFile(__filename, () => {
  setTimeout(() => console.log('5'), 0);
  setImmediate(() => console.log('6'));
  process.nextTick(() => console.log('7'));
});

// 출력 순서: 3, 4, 1, 2, 7, 6, 5

이 코드의 실행 순서를 정확히 예측할 수 있다면, Node.js 이벤트 루프를 완벽히 이해한 것입니다!

브라우저 vs Node.js 이벤트 루프

브라우저 이벤트 루프

┌───────────────────────┐
│  1. Call Stack 실행    │
│  2. Microtask 모두 실행│
│  3. Macrotask 하나 실행│
│  4. 렌더링 (필요시)     │
└───────────────────────┘

   ┌───────────────────────┐
┌─>│        timers         │ setTimeout, setInterval
│  └───────────┬───────────┘
│  ┌───────────┴───────────┐
│  │   pending callbacks   │ I/O 콜백 (TCP 에러 등)
│  └───────────┬───────────┘
│  ┌───────────┴───────────┐
│  │     idle, prepare     │ 내부적으로만 사용
│  └───────────┬───────────┘
│  ┌───────────┴───────────┐      ┌───────────────┐
│  │         poll          │<─────┤  incoming:    │
│  │    (I/O 대기)          │      │  connections, │
│  └───────────┬───────────┘      │  data, etc.   │
│  ┌───────────┴───────────┐      └───────────────┘
│  │        check          │ setImmediate
│  └───────────┬───────────┘
│  ┌───────────┴───────────┐
└──┤    close callbacks    │ socket.on('close', ...)
   └───────────────────────┘

핵심 차이점:

Node.js는 6개의 단계(phases)를 순환
각 단계마다 별도의 큐가 존재
poll 단계에서 I/O를 기다림
setImmediate(), process.nextTick() 같은 Node.js 전용 API 존재