구글의 V8 자바스크립트 엔진으로 빌드된 자바스크립트 런타임 환경인 Node.js의 등장으로 자바스크립트는 웹 브라우저를 벗어나 서버 사이드 애플리케이션 개발에서도 사용할 수 있는 범용 개발 언어가 되었음
자바스크립트가 가장 많이 사용되는 분야는 웹 브라우저 환경에서 동작하는 웹페이지/애플리케이션의 클라이언트 사이드이다.
대부분 프로그래밍 언어는 운영체제나 가상머신 위에서 실행되지만, 웹 애플리케이션의 클라이언트 사이드 자바스크립트는 브라우저에서 HTML, CSS와 함께 실행된다.
브라우저 환경을 고려할 때, 더 효율적인 클라이언트 사이드 자바스크립트 프로그래밍이 가능하다.
1. 브라우저 렌더링 과정
브라우저는 HTML, CSS, 자바스크립트, 이미지, 폰트파일 등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답받는다.
브라우저의 렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML과 CSS를 파싱 하여 DOM과 CSSOM을 생성하고 이들을 결합하여 렌더 트리를 생성한다.
브라우저의 자바스크립트 엔진은 서버로부터 응답된 자바스크립트를 파싱 하여 AST(Abstract Syntax Tree)를 생성하고 바이트코드로 변환하여 실행한다.
이때 자바스크립트는 DOM API를 통해 DOM이나 CSSOM을 변경할 수 있다.
최종적으로 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합된다.
렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.
1-1. HTML 파싱과 DOM 생성
- HTML문서는 문자열로 이루어진 순수한 텍스트임.
- 순수한 텍스트인 HTML문서를 브라우저에 시각적인 픽셀로 렌더링하려면 HTML문서를 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조로 변환하여 메모리에 저장해야 함.
- 브라우저 렌더링 엔진은 다음과 같은 과정을 통해 HTML문서를 파싱 하여 브라우저가 이해하는 자료구조 DOM(Document Object Model)을 생성함.
순서
- 서버에 존재하던 html 파일이 브라우저의 요청에 의해 응답됨, 서버는 파일 읽고 메모리에 저장한 다음 메모리에 저장된 바이트(2진수)를 인터넷을 경유하여 응답함.
- 브라우저는 서버가 응답한 html 문서를 바이트(2진수) 형태로 응답받는다. 응답된 바이트 형태 html문서는 meta 태그의 charset 어트리뷰트에 의해 지정된 인코딩 방식을 기준으로 문자열로 변환됨.
- 문자열로 변환된 html문서를 읽어 문법적 의미 갖는 코드의 최소 단위 토큰들로 분해함
- 각 토큰들 객체로 변환하여 노드들을 생성
- html문서는 html 요소들의 집합으로 이루어짐, html요소는 중첩관계를 갖는다. 모든 노드들을 트리 자료구조로 구성함. 이 노드들로 구성된 트리 자료구조를 DOM이라 부름.
1-2. CSS파싱과 CSSOM 생성
- 렌더링 엔진이 DOM을 생성해 나가다가 CSS를 로드하는 link나 style 태그를 만나면, DOM 생성을 일시 중단함.
- 그리고 link 태그의 href 어트리뷰트에 지정된 CSS 파일을 서버에 요청하여 로드한 CSS 파일이나 style 태그 내의 css를 HTML과 동일한 파싱 과정 (바이트 → 문자 → 토근 → 노드 → cssom)을 거치며 해석함
- 이후 css 파싱 완료 후 html 파싱 중단된 지점부터 다시 html을 파싱 하기 시작함.
1-3. 렌더 트리 생성
- 렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 html과 css를 파싱 하여 각각 DOM과 CSSOM를 생성한다.
- 그리고 DOM과 CSSOM은 렌더링을 위해 렌더트리로 결합된다.
- 렌더 트리는 브라우저 화면에 렌더링 되는 노드만으로 구성된다.
- 이후 완성된 렌더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)을 계산하는 데 사용되며 브라우저 화면에 픽셀을 렌더링 하는 페인팅 처리에 입력된다.
1-3. 자바스크립트 파싱과 실행
- 자바스크립트 코드에서 DOM API를 사용하면, 이미 생성된 DOM을 동적으로 조작할 수 있음
- CSS 파싱 과정과 마찬가지로 렌더링 엔진은 HTML을 한 줄씩 순차적으로 파싱 하며 DOM을 생성해 나가다 자바스크립트 파일을 로드하는 script 태그나 자바스크립트 코드를 콘텐츠로 담은 script 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단함.
- script 태그의 src 어트리뷰트에 정의된 자바스크립트 파일을 서버에 요청하여 로드한 자바스크립트 파일이나 script 태그 내의 자바스크립트 코드를 파싱 하기 위해 자바스크립트 엔진에 제어권을 넘김.
- 이후 자바스크립트 파싱과 실행이 종료되면 렌더링 엔진으로 다시 제어권을 넘겨 HTML 파싱이 중단된 지점부터 다시 HTML 파싱 시작하여 DOM 재개함
- 자바스크립트 파싱과 실행은 자바스크립트 엔진이 처리함
- 자바스크립트 엔진은 자바스크립트 코드를 파싱 하여 CPU가 이해할 수 있는 저수준 언어로 변환함
- 자바스크립트 엔진은 크롬, Node.js의 V8, 파이어폭스의 SpiderMonkey, 사파리의 JavaScriptCore 등 다양한 종류 있음. 모든 자바스크립트 엔진은 ECMAScript 사양 준수함
- 렌더링 엔진으로 부터 제어권 받은 자바스크립트 엔진은 자바스크립트 코드를 파싱시작함.
- 자바스크립트 엔진은 자바스크립트를 해석하여 AST(추상적 구문트리)를 생성한다.
- AST 기반으로 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트 코드를 생성하여 실행함.
- 이미지 출처: https://guillermo.at/browser-critical-render-path
- 이미지 출처: https://medium.com/nerd-for-tech/v8-engine-explained-where-the-actual-fun-happens-cbb1662147d
- 이미지 출처: https://web.dev/critical-rendering-path-render-tree-construction/
- 이미지 출처 : https://vvaibhavdesai.hashnode.dev/stonks-guide-to-critical-rendering-path
- 참고자료: 모던자바스크립트(도서)
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