면접카타 9,10 - Node.js, 이벤트 루프

🎯 면접카타 

✅ 9-1. Node.js는 single-threaded 기반 JS 런타임입니다. 이에 대해 아는 만큼 설명해주세요.

📌single-threaded

Node.js는 싱글 스레드(Single-threaded) 기반의 JavaScript 런타임입니다. 즉, 하나의 스레드에서 실행되며, 요청을 처리하는 방식이 전통적인 멀티 스레드 모델과 다릅니다.

하지만, **이벤트 루프(Event Loop)**와 비동기(Asynchronous) I/O 처리를 활용하여 멀티 스레드처럼 효율적으로 동작할 수 있습니다. 이를 가능하게 하는 핵심 요소는 libuv 라이브러리입니다.

💡 Node.js의 특징

• 하나의 메인 스레드에서 모든 요청을 처리
• 비동기 방식으로 작업을 백그라운드에서 실행
• CPU 연산이 많은 작업에는 적합하지 않음

💡 예제 코드

console.log("Start");

setTimeout(() => {
  console.log("Timeout Callback");
}, 0);

console.log("End");

📌 예상 출력 결과:

Start
End
Timeout Callback

🚀 싱글 스레드지만 비동기 방식으로 동작하기 때문에 setTimeout() 콜백이 마지막에 실행됩니다.

🔍 꼬리질문 & 답변

Q1. Node.js가 싱글 스레드인데도 높은 성능을 낼 수 있는 이유는?
➡️ 이벤트 루프와 libuv의 스레드 풀 덕분에 I/O 작업을 비동기적으로 처리하여 효율적으로 작동함.

Q2. CPU 집약적인 작업을 Node.js에서 처리하는 방법은?
➡️ worker_threads 모듈을 이용해 멀티 스레드 활용 가능.
➡️ cluster 모듈을 사용하여 여러 프로세스를 실행하여 작업 분산 가능.

Q3. Node.js의 싱글 스레드 모델의 단점은?
❌ CPU 연산이 많은 작업에는 적합하지 않음.
❌ 하나의 스레드가 과부하되면 전체 애플리케이션 성능 저하 가능.

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✅ 9-2. Node.js는 non-blocking, asynchronous 기반 JS 런타임입니다. 이에 대해 아는 만큼 설명해주세요.

📌non-blocking, asynchronous 

Node.js는 Non-blocking(논블로킹) 및 Asynchronous(비동기적) 방식으로 동작하는 JavaScript 런타임입니다.

✔️ Non-blocking (논블로킹)

• 한 요청이 완료될 때까지 기다리지 않고 다음 작업을 진행함.
• CPU가 유휴 상태가 되지 않아 성능이 향상됨.

✔️ Asynchronous (비동기적)

• 작업이 끝날 때까지 대기하지 않고 콜백(callback), Promise, async/await을 사용하여 결과를 받아 처리함.
• 대규모 동시 요청을 처리하기에 적합함.

💡 예제 코드 (블로킹 vs 논블로킹 비교)

// ❌ Blocking 방식 (동기적)
const fs = require("fs");
const data = fs.readFileSync("file.txt", "utf8"); // 파일 읽기 완료될 때까지 대기
console.log(data);

// ✅ Non-blocking 방식 (비동기적)
fs.readFile("file.txt", "utf8", (err, data) => {
  console.log(data);
});
console.log("파일을 읽는 중...");

📌 예상 출력 결과:

파일을 읽는 중...
(file.txt 내용 출력)

🚀 논블로킹 방식 덕분에 파일을 읽는 동안 다른 작업을 수행할 수 있음

🔍 꼬리질문 & 답변

Q1. Node.js에서 비동기 처리를 구현하는 방법은?
➡️ 콜백 함수(callbacks)
➡️ Promise 객체
➡️ async/await (ES8 이후 등장, 가독성 개선)

Q2. 논블로킹 방식의 장점과 단점은?
✅ 장점: 대규모 트래픽을 처리하는 서버에 적합함.
❌ 단점: 코드의 복잡도가 증가할 수 있음 (콜백 지옥).

Q3. async/await을 사용하면 코드가 어떻게 개선될까요?
➡️ 가독성이 높아지고 에러 핸들링이 쉬워짐.
➡️ 기존의 콜백 기반 코드를 더 직관적으로 만들 수 있음.

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✅ 10. Node.js의 이벤트 루프란 무엇이고 왜 필요하며 어떻게 작동하는지 아는 만큼 설명해주세요.

📌 답변

Node.js의 이벤트 루프(Event Loop)는 비동기 작업을 처리하는 핵심 메커니즘입니다.
자바스크립트는 기본적으로 싱글 스레드이지만, 이벤트 루프를 통해 논블로킹 방식으로 여러 작업을 동시에 실행할 수 있습니다.

🎯 이벤트 루프가 필요한 이유

• 비동기 I/O 작업을 효율적으로 관리
• 싱글 스레드 환경에서도 다중 요청을 처리
• CPU 사용률을 최적화하여 서버 성능 향상

🛠️ 이벤트 루프의 동작 방식
1️⃣ Call Stack(콜 스택) → 동기 코드 실행
2️⃣ Web APIs → 비동기 작업 실행 (setTimeout, fs 모듈, DB 요청 등)
3️⃣ Callback Queue(콜백 큐) → 완료된 작업의 콜백 함수 대기
4️⃣ Event Loop(이벤트 루프) → 콜백 큐에서 작업을 가져와 실행

💡 예제 코드

console.log("Start");

setTimeout(() => {
  console.log("Timeout Callback");
}, 0);

console.log("End");

📌 예상 출력 결과:

Start
End
Timeout Callback

🚀 이벤트 루프 덕분에 setTimeout()이 비동기적으로 실행됨!

🔍 꼬리질문 & 답변

Q1. 이벤트 루프의 주요 단계는 무엇인가요?
➡️ Timers: setTimeout()과 setInterval() 실행
➡️ Pending Callbacks: 시스템 관련 콜백 실행
➡️ Idle, Prepare: 내부적으로 사용됨
➡️ Poll: I/O 작업 완료 여부 확인 후 실행
➡️ Check: setImmediate() 실행
➡️ Close Callbacks: 소켓 닫기 등의 작업 수행

Q2. setImmediate()와 process.nextTick()의 차이점은?
➡️ setImmediate()는 이벤트 루프의 Check 단계에서 실행됨
➡️ process.nextTick()은 콜 스택이 비워진 직후 즉시 실행됨

setImmediate(() => console.log("setImmediate"));
process.nextTick(() => console.log("nextTick"));
console.log("sync code");

📌 예상 출력 결과:

sync code
nextTick
setImmediate

🚀 nextTick이 setImmediate보다 먼저 실행됨!

Q3. Node.js에서 이벤트 루프를 활용하여 CPU 집약적인 작업을 처리하는 방법은?
➡️ worker_threads 모듈을 사용하여 멀티 스레드 활용
➡️ cluster 모듈을 사용하여 프로세스를 여러 개 실행
➡️ 작업을 여러 개의 작은 비동기 작업으로 나누어 실행