JavaScript 웹 워커: 멀티스레딩으로 성능 개선하기 🚀

안녕, 친구들! 오늘은 정말 흥미진진한 주제로 찾아왔어. 바로 JavaScript 웹 워커에 대해 알아볼 거야. 이 녀석이 어떻게 우리의 웹 애플리케이션 성능을 개선시키는지, 그리고 멀티스레딩의 마법 🧙‍♂️을 어떻게 부리는지 함께 파헤쳐보자고!

우리가 일상적으로 사용하는 웹사이트들, 예를 들어 재능넷(https://www.jaenung.net) 같은 재능공유 플랫폼도 더 나은 사용자 경험을 위해 이런 기술들을 활용하고 있을 거야. 자, 이제 본격적으로 웹 워커의 세계로 뛰어들어보자!

웹 워커란 뭐야? 🤔

웹 워커는 마치 우리의 든든한 조수와 같아. 메인 스레드에서 벗어나 백그라운드에서 열심히 일하는 JavaScript 코드 덩어리라고 생각하면 돼. 메인 스레드가 UI를 담당하는 동안, 웹 워커는 뒤에서 복잡한 계산이나 데이터 처리를 도맡아 하지. 이렇게 하면 웹 페이지가 버벅거리지 않고 부드럽게 동작할 수 있어.

🌟 웹 워커의 핵심 포인트:

메인 스레드와 별개로 동작해
무거운 작업을 백그라운드에서 처리할 수 있어
UI의 반응성을 높여줘
복잡한 연산도 웹 브라우저에서 가능하게 해줘

자, 이제 웹 워커가 뭔지 대충 감이 왔지? 그럼 이 녀석을 어떻게 사용하는지 자세히 알아보자고!

웹 워커 시작하기: 첫 걸음 👣

웹 워커를 사용하는 건 생각보다 어렵지 않아. 마치 새로운 친구를 사귀는 것처럼, 몇 가지 단계만 따라하면 돼.

1. 워커 파일 만들기 📄

먼저, 워커가 할 일을 정의하는 JavaScript 파일을 만들어야 해. 이 파일을 worker.js라고 부르자.


// worker.js
self.addEventListener('message', function(e) {
  const result = e.data * 2;
  self.postMessage(result);
});

이 코드는 뭘 하는 걸까? 간단해! 메시지를 받으면 그 값에 2를 곱해서 다시 돌려보내는 거야. 마치 메아리처럼 말이야! 🗣️ → 🗻 → 🗣️

2. 메인 스크립트에서 워커 생성하기 🏭

이제 메인 스크립트에서 이 워커를 불러와 일을 시켜보자.


// main.js
const myWorker = new Worker('worker.js');

myWorker.postMessage(10);

myWorker.onmessage = function(e) {
  console.log('워커가 보낸 결과:', e.data);
};

여기서 우리는 워커를 생성하고, 숫자 10을 보냈어. 그러면 워커는 이 숫자를 받아 2를 곱한 후 결과를 다시 보내줄 거야. 콘솔에는 '워커가 보낸 결과: 20'이 찍히겠지?

💡 팁: 워커는 별도의 스레드에서 동작하기 때문에, DOM에 직접 접근할 수 없어. 하지만 postMessage()와 onmessage 이벤트를 통해 메인 스크립트와 소통할 수 있지!

자, 이제 기본적인 웹 워커 사용법을 알았으니, 좀 더 실전적인 예제로 넘어가볼까?

실전 예제: 피보나치 수열 계산하기 🧮

피보나치 수열, 들어봤지? 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13... 이렇게 앞의 두 수를 더해 다음 수를 만드는 수열이야. 이 수열의 n번째 수를 구하는 건 꽤 복잡한 연산이 필요해. 특히 n이 커질수록 계산 시간이 기하급수적으로 늘어나지. 이런 상황에서 웹 워커를 사용하면 어떤 장점이 있을까?

1. 워커 없이 피보나치 수열 계산하기

먼저 워커 없이 피보나치 수열을 계산해보자.


function fibonacci(n) {
  if (n <= 1) return n;
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

console.time('Without Worker');
const result = fibonacci(40);
console.log('40번째 피보나치 수:', result);
console.timeEnd('Without Worker');

이 코드를 실행하면 브라우저가 잠시 동안 응답하지 않을 거야. 왜? 메인 스레드가 복잡한 계산을 하느라 바쁘거든. 사용자 입장에서는 웹페이지가 멈춘 것처럼 보일 수 있어. 😓

2. 워커를 사용해 피보나치 수열 계산하기

이번엔 웹 워커를 사용해서 같은 작업을 해보자.

먼저 워커 파일(fibonacci-worker.js)을 만들어:


// fibonacci-worker.js
function fibonacci(n) {
  if (n <= 1) return n;
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

self.addEventListener('message', function(e) {
  const result = fibonacci(e.data);
  self.postMessage(result);
});

그리고 메인 스크립트에서 이렇게 사용해:


const worker = new Worker('fibonacci-worker.js');

console.time('With Worker');
worker.postMessage(40);

worker.onmessage = function(e) {
  console.log('40번째 피보나치 수:', e.data);
  console.timeEnd('With Worker');
};

이렇게 하면 어떻게 될까? 놀랍게도, 계산하는 동안에도 웹페이지가 여전히 반응할 거야! 왜냐하면 복잡한 계산은 워커가 별도의 스레드에서 처리하고 있기 때문이지. 메인 스레드는 여전히 사용자의 입력을 받을 수 있고, 애니메이션도 부드럽게 동작할 수 있어. 👍

🌈 웹 워커의 장점:

메인 스레드의 부하를 줄여줘
복잡한 계산을 백그라운드에서 처리할 수 있어
웹 애플리케이션의 반응성을 높여줘
더 나은 사용자 경험을 제공해

자, 이제 웹 워커의 기본을 알았으니, 좀 더 깊이 들어가볼까? 🏊‍♂️

웹 워커의 종류: 너의 취향은? 🎭

웹 워커에도 여러 종류가 있다는 거 알고 있었어? 각각의 특징과 용도를 알아보자!

1. 전용 워커 (Dedicated Worker) 👤

우리가 지금까지 봤던 게 바로 전용 워커야. 이 녀석은 한 페이지나 스크립트에서만 사용할 수 있어. 마치 개인 비서처럼 너만을 위해 일하는 워커지!


const dedicatedWorker = new Worker('worker.js');

2. 공유 워커 (Shared Worker) 👥

공유 워커는 여러 페이지나 스크립트에서 공유해서 사용할 수 있어. 예를 들어, 여러 탭에서 같은 데이터를 처리해야 할 때 유용하지.


const sharedWorker = new SharedWorker('shared-worker.js');

공유 워커를 사용할 때는 port 객체를 통해 통신해야 해:


sharedWorker.port.start();
sharedWorker.port.postMessage('Hello, Shared Worker!');
sharedWorker.port.onmessage = function(e) {
  console.log('Shared Worker says:', e.data);
};

3. 서비스 워커 (Service Worker) 🛠️

서비스 워커는 좀 특별해. 이 녀석은 웹 페이지와 네트워크 사이에서 중개자 역할을 해. 오프라인 경험, 백그라운드 동기화, 푸시 알림 같은 기능을 구현할 수 있지.


if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js')
    .then(function(registration) {
      console.log('Service Worker registered with scope:', registration.scope);
    });
}

⚠️ 주의: 서비스 워커는 보안상의 이유로 HTTPS 환경에서만 동작해. 로컬 개발 환경(localhost)에서는 예외적으로 HTTP에서도 동작하지만, 실제 배포할 때는 반드시 HTTPS를 사용해야 해!

각 워커 타입은 그 특성에 맞는 상황에서 사용하면 돼. 전용 워커는 단일 페이지의 성능 향상에, 공유 워커는 여러 페이지 간의 데이터 공유에, 서비스 워커는 오프라인 기능이나 푸시 알림 같은 고급 기능 구현에 적합해.

자, 이제 웹 워커의 종류도 알았으니, 실제로 어떤 상황에서 웹 워커를 사용하면 좋을지 구체적인 예를 들어볼까?

웹 워커 활용 사례: 어디서 쓰면 좋을까? 🕵️‍♂️

웹 워커는 다양한 상황에서 유용하게 사용될 수 있어. 특히 복잡한 연산이나 시간이 오래 걸리는 작업을 처리할 때 빛을 발하지. 몇 가지 구체적인 예를 살펴보자!

1. 이미지 처리 🖼️

대용량 이미지를 처리하거나 필터를 적용하는 작업은 시간이 꽤 걸릴 수 있어. 이런 작업을 웹 워커에게 맡기면 메인 스레드의 부담을 줄일 수 있지.


// image-worker.js
self.addEventListener('message', function(e) {
  const imageData = e.data;
  // 이미지 처리 로직 (예: 흑백 변환)
  const processedData = applyFilter(imageData);
  self.postMessage(processedData);
});

function applyFilter(imageData) {
  // 이미지 처리 로직 구현
  // ...
  return processedImageData;
}

메인 스크립트에서는 이렇게 사용할 수 있어:


const imageWorker = new Worker('image-worker.js');

// 캔버스에서 이미지 데이터 가져오기
const canvas = document.getElementById('myCanvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');
const imageData = ctx.getImageData(0, 0, canvas.width, canvas.height);

imageWorker.postMessage(imageData);

imageWorker.onmessage = function(e) {
  const processedImageData = e.data;
  ctx.putImageData(processedImageData, 0, 0);
};

이렇게 하면 큰 이미지를 처리하는 동안에도 UI가 멈추지 않아 사용자 경험이 향상돼. 👍

2. 데이터 암호화/복호화 🔐

보안이 중요한 애플리케이션에서 데이터를 암호화하거나 복호화하는 작업도 웹 워커를 통해 처리할 수 있어.


// crypto-worker.js
importScripts('https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/crypto-js/4.0.0/crypto-js.min.js');

self.addEventListener('message', function(e) {
  const { action, text, key } = e.data;
  let result;

  if (action === 'encrypt') {
    result = CryptoJS.AES.encrypt(text, key).toString();
  } else if (action === 'decrypt') {
    const bytes = CryptoJS.AES.decrypt(text, key);
    result = bytes.toString(CryptoJS.enc.Utf8);
  }

  self.postMessage(result);
});

메인 스크립트에서 이렇게 사용해:


const cryptoWorker = new Worker('crypto-worker.js');

const text = 'Hello, World!';
const key = 'secret key 123';

cryptoWorker.postMessage({ action: 'encrypt', text, key });

cryptoWorker.onmessage = function(e) {
  const encryptedText = e.data;
  console.log('암호화된 텍스트:', encryptedText);

  // 복호화
  cryptoWorker.postMessage({ action: 'decrypt', text: encryptedText, key });
};

cryptoWorker.addEventListener('message', function(e) {
  if (typeof e.data === 'string' && e.data.startsWith('U2')) {
    console.log('복호화된 텍스트:', e.data);
  }
});

이렇게 하면 복잡한 암호화/복호화 작업을 백그라운드에서 처리할 수 있어 메인 스레드의 부하를 줄일 수 있지.

3. 실시간 데이터 처리 📊

주식 시세나 센서 데이터 같은 실시간으로 들어오는 대량의 데이터를 처리할 때도 웹 워커가 유용해.


// data-worker.js
let data = [];

self.addEventListener('message', function(e) {
  if (e.data.type === 'newData') {
    data.push(e.data.value);
    if (data.length > 1000) {
      const average = calculateMovingAverage(data);
      self.postMessage({ type: 'average', value: average });
      data = data.slice(-1000); // 최근 1000개 데이터만 유지
    }
  }
});

function calculateMovingAverage(data) {
  const sum = data.reduce((a, b) => a + b, 0);
  return sum / data.length;
}

메인 스크립트에서는 이렇게 사용할 수 있어:


const dataWorker = new Worker('data-worker.js');

// 실시간 데이터 시뮬레이션
setInterval(() => {
  const newValue = Math.random() * 100;
  dataWorker.postMessage({ type: 'newData', value: newValue });
}, 100);

dataWorker.onmessage = function(e) {
  if (e.data.type === 'average') {
    console.log('이동 평균:', e.data.value);
    updateChart(e.data.value); // 차트 업데이트 함수
  }
};

이런 방식으로 실시간 데이터를 처리하면, UI 업데이트와 데이터 처리를 동시에 부드럽게 할 수 있어.

💡 Pro Tip: 웹 워커를 사용할 때는 항상 브라우저 호환성을 체크하는 것이 좋아. 특히 IE11 이하 버전에서는 지원되지 않으니 주의해야 해!

자, 여기까지 웹 워커의 실제 활용 사례를 몇 가지 살펴봤어. 이제 웹 워커가 얼마나 유용한지 감이 오지? 하지만 모든 기술이 그렇듯, 웹 워커도 장단점이 있어. 이제 그 점에 대해 자세히 알아보자!

웹 워커의 장단점: 양날의 검? ⚖️

웹 워커는 강력한 도구지만, 모든 상황에 적합한 것은 아니야. 그 장단점을 잘 이해하고 적절히 사용하는 것이 중요해. 자, 하나씩 살펴볼까?

장점 👍

성능 향상: 복잡한 연산을 별도의 스레드에서 처리함으로써 전반적인 애플리케이션 성능을 개선할 수 있어. 특히 CPU 집약적인 작업에서 효과적이지.
반응성 개선: 메인 스레드가 UI 렌더링에만 집중할 수 있어 사용자 경험이 향상돼. 웹 페이지가 더 부드럽고 반응적으로 동작하게 되는 거지.
백그라운드 처리: 사용자의 상호작용을 방해하지 않고 데이터를 처리하거나 자원을 미리 로드할 수 있어. 이는 전반적인 애플리케이션의 효율성을 높여줘.
병렬 처리: 여러 개의 워커를 동시에 실행해 병렬 처리를 구현할 수 있어. 이는 멀티코어 프로세서를 효과적으로 활용할 수 있게 해주지.
모듈화 및 코드 구조화: 복잡한 로직을 워커로 분리함으로써 코드를 더 깔끔하고 모듈화된 구조로 만들 수 있어.

단점 👎

DOM 접근 불가: 워커는 DOM에 직접 접근할 수 없어. 이는 UI 관련 작업을 워커 내에서 직접 수행할 수 없다는 뜻이야.
오버헤드: 워커를 생성하고 메시지를 주고받는 과정에서 약간의 오버헤드가 발생해. 간단한 작업의 경우 이 오버헤드가 성능 이점을 상쇄할 수 있어.
메모리 사용량 증가: 각 워커는 별도의 스레드를 사용하므로, 과도하게 많은 워커를 생성하면 메모리 사용량이 크게 증가할 수 있어.
디버깅의 어려움: 멀티스레드 환경에서의 디버깅은 단일 스레드에 비해 복잡할 수 있어. 특히 공유 워커를 사용할 때 더욱 그래.
브라우저 지원: 대부분의 최신 브라우저에서 지원되지만, 일부 오래된 브라우저에서는 지원되지 않아. 크로스 브라우저 호환성을 고려해야 해.

🤔 생각해보기: 재능넷(https://www.jaenung.net) 같은 재능공유 플랫폼에서 웹 워커를 어떻게 활용할 수 있을까? 예를 들어, 사용자가 업로드한 이미지의 썸네일을 생성하거나, 대량의 검색 결과를 필터링하는 데 사용할 수 있겠지?

이렇게 장단점을 살펴보면, 웹 워커가 만능 해결책은 아니라는 걸 알 수 있어. 하지만 적절한 상황에서 사용하면 정말 강력한 도구가 될 수 있지. 그럼 이제 웹 워커를 실제로 어떻게 구현하고 최적화할 수 있는지 더 자세히 알아볼까?