파싱(parsing)
파싱(syntax analysis)은 프로그래밍 언어의 문법에 맞게 작성된 텍스트 문서를 읽어 들여 실행하기 위해 텍스트 문서의 문자열을 토큰으로 분해(lexical analysis)하고, 토큰에 문법적 의미와 구조를 반영하여 트리 구조의 자료구조인 파스 트리(parse tree/syntax tree)를 생성하는 일련의 과정을 말한다. 일반적으로 파싱이 완료된 이후에는 파스 트리를 기반으로 중간 언어(intermediate code)인 바이트코드를 생성하고 실행한다.
렌더링(rendering)
렌더링은 HTML, CSS, 자바스크립트로 작성된 문서를 파싱하여 브라우저에 시각적으로 출력하는 것을 말한다.
렌더링 과정
- 브라우저는 HTML, CSS, 자바스크립트, 이미지, 폰트 파일 등 렌더링에 필요한 리소스를 요청하고 서버로부터 응답을 받는다.
- 브라우저의 렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML과 CSS를 파싱하여 DOM과 CSSOM을 생성하고 이들을 결합하여 렌더 트리를 생성한다.
- 브라우저의 자바스크립트 엔진은 서버로부터 응답된 자바스크립트를 파싱하여 AST(Abstract Syntax Tree)를 생성하고 바이트코드로 변환하여 실행한다. 이때 자바스크립트는 DOM API를 통해 DOM이나 CSSOM을 변경할 수 있다. 변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합된다.
- 렌더 트리를 기반으로 HTML 요소의 레이아웃(위치와 크기)을 계산하고 브라우저 화면에 HTML 요소를 페인팅한다.
요청과 응답
브라우저의 핵심 기능은 필요한 리소스(HTML, CSS, 자바스크립트, 이미지, 폰트 등의 정적 파일 또는 서버가 동적으로 생성한 데이터)를 서버에 요청(request)하고 서버로부터 응답(response)받아 브라우저에 시각적으로 렌더링하는 것이다.
서버에 요청을 전송하기 위해 브라우저는 주소창을 제공하는데 이 주소창에 URL을 입력하고 엔터 키를 누르면 URL의 호스트 이름이 DNS를 통해 IP 주소로 변환되고 이 IP 주소를 갖는 서버에게 요청을 전송한다.
HTTP 1.1과 HTTP 2.0
HTTP(HyperText Transfer Protocol)는 웹에서 브라우저와 서버가 통신하기 위한 프로토콜이다.
HTTP/1.1은 기본적으로 커넥션(connection)당 하나의 요청과 응답만 처리한다.
HTTP/2.0은 커넥션당 여러 개의 요청과 응답, 즉 다중 요청/응답이 가능하다.
HTML 파싱과 DOM 생성
브라우저의 렌더링 엔진은 응답받은 HTML 문서를 파싱하여 브라우저가 이해할 수 있는 자료구조인 DOM(Document Object Model)을 생성한다.
- 서버에 존재하던 HTML 파일이 브라우저의 요청에 의해 응답된다. 이때 서버는 브라우저가 요청한 HTML 파일을 읽어 들여 메모리에 저장한 다음 메모리에 저장된 바이트(2진수)를 인터넷을 경유하여 응답한다.
- 브라우저는 서버가 응답한 HTML 문서를 바이트(2진수) 형태로 응답받는다. 그리고 응답된 바이트 형태의 HTML 문서는
meta태그의charset어트리뷰트에 의해 지정된 인코딩 방식을 기준으로 문자열로 변환된다.
- 문자열로 변환된 HTML 문서를 읽어 들여 문법적 의미를 갖는 코드의 최소 단위인 토큰들로 분해한다.
- 각 토큰들을 객체로 변환하여 노드들을 생성한다. 토큰의 내용에 따라 문서 노드, 요소 노드, 어트리뷰트 노드, 텍스트 노드가 생성된다. 노드는 이후 DOM을 구성하는 기본 요소가 된다.
- HTML 문서는 HTML 요소들의 집합으로 이루어지며 HTML 요소는 중첩 관계를 갖는다. 즉, HTML 요소의 콘텐츠 영역(시작 태그와 종료 태그 사이)에는 텍스트뿐만 아니라 다른 HTML 요소도 포함될 수 있다. 이때 HTML 요소 간에는 중첩 관계에 의해 부자 관계가 형성된다. 이러한 HTML 요소 간의 부자 관계를 반영하여 모든 노드들을 트리 자료구조로 구성한다. 이 노드들로 구성된 트리 자료구조를 DOM이라 부른다.
CSS 파싱과 CSSOM 생성
렌더링 엔진은 DOM을 생성해 나가다가 CSS를 로드하는
link 태그나 style 태그를 만나면 DOM 생성을 일시 중단하고 link 태그의 href 어트리뷰트에 지정된 CSS 파일을 서버에 요청하여 로드한 CSS 파일이나 style 태그 내의 CSS를 HTML과 동일한 파싱 과정(바이트 → 문자 → 토큰 → 노드 → CSSOM)을 거치며 해석하여 CSSOM(CSS Object Model)을 생성한다.
렌더 트리 생성
렌더링 엔진은 서버로부터 응답된 HTML과 CSS를 파싱하여 각각 DOM과 CSSOM를 생성하고 DOM과 CSSOM은 렌더링을 위해 렌더 트리(render tree)로 결합된다.
렌더 트리는 렌더링을 위한 트리 구조의 자료구조이며 따라서 브라우저 화면에 렌더링되지 않는 노드와 CSS에 의해 비표시되는 노드들은 포함하지 않는다.
완성된 렌더 트리는 각 HTML 요소의 레이아웃(위치, 크기)을 계산하는 데 사용되며 브라우저 화면에 픽셀을 렌더링하는 페인팅(painting) 처리에 입력된다.
레이아웃 계산과 페인팅을 다시 실행하는 리렌더링은 성능에 악영향을 주는 작업이므로 가급적 리렌더링이 빈번하게 발생하지 않도록 주의할 필요가 있다.
다음과 같은 경우 반복해서 레이아웃 계산과 페인팅이 재차 실행된다.
- 자바스크립트에 의한 노드 추가 또는 삭제
- 브라우저 창의 리사이징에 의한 뷰포트(viewport) 크기 변경
- HTML 요소의 레이아웃(위치, 크기)에 변경을 발생시키는 width/height, margin, padding, border, display, position, top/right/bottom/left 등의 스타일 변경
자바스크립트 파싱과 실행
자바스크립트 파싱과 실행은 브라우저의 렌더링 엔진이 아닌 자바스크립트 엔진이 처리한다.
자바스크립트 엔진은 자바스크립트 코드를 파싱하여 CPU가 이해할 수 있는 저수준 언어(low-level language)로 변환하고 실행하는 역할을 한다.
자바스크립트 엔진은 자바스크립트를 해석하여 AST(추상적 구문 트리)를 생성하고 AST를 기반으로 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트코드를 생성하여 실행한다.
토크나이징(tokenizing)
단순한 문자열인 자바스크립트 소스코드를 어휘 분석(lexical analysis)하여 문법적 의미를 갖는 코드의 최소 단위인 토큰들로 분해한다. 이 과정을 렉싱(lexing)이라고 부르기도 하지만 토크나이징과 미묘한 차이가 있다.
파싱(parsing)
토큰들의 집합을 구문 분석(syntactic analysis)하여 AST를 생성한다. AST는 토큰에 문법적 의미와 구조를 반영한 트리 구조의 자료구조다. AST는 인터프리터나 컴파일러만이 사용하는 것은 아니다. AST를 사용하면 TypeScript, Babel, Prettier 같은 트랜스파일러(transpiler)를 구현할 수도 있다.
바이트코드 생성과 실행
파싱의 결과물로서 생성된 AST는 인터프리터가 실행할 수 있는 중간 코드인 바이트코드로 변환되고 인터프리터에 의해 실행된다. 참고로 V8 엔진의 경우 자주 사용되는 코드는 컴파일러에 의해 최적화되고 코드의 사용 빈도가 적어지면 다시 디옵티마이징하기도 한다.
리플로우와 리페인트
변경된 DOM과 CSSOM은 다시 렌더 트리로 결합되고 변경된 렌더 트리를 기반으로 레이아웃과 페인트 과정을 거쳐 브라우저의 화면에 다시 렌더링하는 것을 리플로우, 리페인트라 한다.
리플로우와 리페인트가 반드시 순차적으로 동시에 실행되는 것은 아니다.
레이아웃에 영향이 없는 변경은 리플로우 없이 리페인트만 실행된다.
리플로우(reflow)
레이아웃 계산을 다시 하는 것을 말하며, 노드 추가/삭제, 요소의 크기/위치 변경, 윈도우 리사이징 등 레이아웃에 영향을 주는 변경이 발생한 경우에 한하여 실행된다.
리페인트(repaint)
리페인트는 재결합된 렌더 트리를 기반으로 다시 페인트를 하는 것을 말한다.
자바스크립트 파싱에 의한 HTML 파싱 중단
렌더링 엔진과 자바스크립트 엔진은 병렬적으로 파싱을 실행하지 않고 직렬적으로 파싱을 수행한다.
script 태그의 위치에 따라 HTML 파싱이 블로킹되어 DOM 생성이 지연될 수 있기 때문에 script 태그의 위치는 중요한 의미를 갖는다.아래와 같은 이유로
body 요소의 가장 아래에 자바스크립트를 위치시키는 것이 좋다.- DOM이 완성되지 않은 상태에서 자바스크립트가 DOM을 조작하면 에러가 발생할 수 있다.
- 자바스크립트 로딩/파싱/실행으로 인해 HTML 요소들의 렌더링에 지장받는 일이 발생하지 않아 페이지 로딩 시간이 단축된다.
script 태그의 async/defer 어트리뷰트
자바스크립트 파싱에 의한 DOM 생성이 중단(blocking)되는 문제를 근본적으로 해결하기 위해 HTML5부터
script 태그에 async와 defer 어트리뷰트가 추가되었다.src 어트리뷰트가 없는 인라인 자바스크립트에는 사용할 수 없다.async와 defer 어트리뷰트를 사용하면 HTML 파싱과 외부 자바스크립트 파일의 로드가 비동기적(asynchronous)으로 동시에 진행된다.async 어트리뷰트
자바스크립트의 파싱과 실행은 자바스크립트 파일의 로드가 완료된 직후 진행되며, 이때 HTML 파싱이 중단된다.
여러 개의
script 태그에 async 어트리뷰트를 지정하면 script 태그의 순서와는 상관없이 로드가 완료된 자바스크립트부터 먼저 실행되므로 순서가 보장되지 않는다.
defer 어트리뷰트
자바스크립트의 파싱과 실행은 HTML 파싱이 완료된 직후, 즉 DOM 생성이 완료된 직후(이때
DOMContentLoaded 이벤트가 발생한다) 진행된다.DOM 생성이 완료된 이후 실행되어야 할 자바스크립트에 유용하다.
⬇️ 출처