Node.js의 event loop란 무엇이며 어떻게 동작하나요?

Question

Accepted Answer

**event loop**는 단일 스레드 기반의 Node.js가 **논블로킹 I/O**를 수행할 수 있게 해주는 메커니즘입니다. 이는 콜백 큐를 지속적으로 처리합니다. 여러분의 JavaScript가 하나의 스레드에서 실행되는 동안 I/O 작업은 외부로 위임되며, 작업이 완료되면 해당 콜백이 event loop에 의해 실행됩니다.

## loop의 단계(phase)

각 반복("tick")은 순서가 정해진 단계들을 거치며, 각 단계는 자체 콜백 큐를 가집니다.

```text
   ┌───────────────────────────┐
┌─>│   timers (setTimeout)     │  ← expired timer callbacks
│  ├───────────────────────────┤
│  │   pending I/O callbacks   │
│  ├───────────────────────────┤
│  │   poll (I/O events)       │  ← retrieve new I/O; execute their callbacks
│  ├───────────────────────────┤
│  │   check (setImmediate)    │
│  ├───────────────────────────┤
└──│   close callbacks         │
   └───────────────────────────┘
```

## microtask는 단계 사이에서 실행됩니다(높은 우선순위)

```js
console.log("1");                          // sync
setTimeout(() => console.log("2"), 0);     // timers phase (macrotask)
setImmediate(() => console.log("3"));      // check phase
Promise.resolve().then(() => console.log("4")); // microtask
process.nextTick(() => console.log("5"));  // nextTick — highest priority
console.log("6");
// Output: 1, 6, 5, 4, 2/3 (timer vs immediate order can vary)
```

각 단계가 끝난 뒤(그리고 동기 코드가 끝난 뒤), Node는 **microtask**를 모두 처리합니다. 다음 단계로 넘어가기 *전에* `process.nextTick` 콜백을 먼저, 그다음 Promise 콜백을 처리합니다. 이것이 resolved된 Promise가 `setTimeout(…, 0)`보다 먼저 실행되는 이유입니다.

## 스레드 없이 동시성을 가능하게 하는 이유

```text
A DB query or file read is handed to the OS/thread pool → Node keeps running
other code → when the result is ready, its callback is queued → the loop runs it.
One thread, thousands of in-flight operations.
```

## 핵심 원칙: loop를 블로킹하지 말 것

```js
// ❌ a long synchronous loop freezes EVERYTHING — no other callback can run
while (Date.now() - start < 5000) {}
```

단일 스레드를 블로킹하면 모든 요청 처리가 멈춥니다. CPU 집약적인 작업은 worker thread로 위임해야 합니다.

## 왜 중요한가

event loop는 Node 성능 모델의 핵심입니다. 그 단계와 microtask 우선순위를 이해하면 비동기 실행 순서, Node가 단일 스레드로 막대한 동시성을 처리하는 방법, 그리고 절대 블로킹하지 말아야 한다는 중요한 원칙을 설명할 수 있습니다.

이는 올바르고 성능 좋은 Node 코드를 작성하고, 예상치 못한 비동기 실행 순서를 디버깅하는 데 기초가 됩니다.