코드스피츠85 1회-(2) Runtime때 일어나는 일들

코드스피츠 85에서는 none blocking에 대한 이야기와 자바스크립트를 짜는 근본적인 방법에 대한 고찰을 이야기해본다.

🌕🌑🌑

TL;DR

• 작년 글 

Program

Program & Timing

1. Language code
2. Machine language로 트랜스파일한다.

• 여기서 machine이란.. 자기 언어가 실행되는 환경

3. File로 내린다. (Load)
4. 메모리에 적재되어 있는 File을 실행한다. (Run)
5. 실행이 끝나고나면 종료된다. (Terminate)

1. Runtime

1.1 Runtime Execution

1. Loading: 적재되는 중

• 파일을 실행하면 메모리에 적재된다.
• 파일은 명령과 값으로 분리되어서 메모리에 적재된다.

2. instruction - fetching & decoding

• 여기서부터는 OS가 하는 일
• instruction: CPU에서 해석할 수 있는 명령체계로 우리의 코드를 바꿔놓는 것

메모리의 첫번째 명령을 실행한다.

• instruction을 로딩할 때 fetching이라는 과정을 통해 실제로는 제어유닛의 디코더로 로드하고, 디코딩을 통해서 cpu가 원하는 명령어로 바꾼다.
• 연산유닛에서 값이 필요한 연산일 경우 메모리에 있는 값을 로드해야하는데, 이때 데이터 유닛에 값을 로드해온다.
• 데이터 유닛에서 받은 값을 연산유닛으로 다시 보내준다.

3. execution

• 명령을 처리한다.
• 결과를 정리하여 반환해야한다는 명령이 있을 경우 다시 메모리의 값에 결과값을 보내준다

폰 노이만 머신

• 첫번째 명령이 끝나면 두번째 명령이 실행되고 이렇게 메모리에 적재된 명령이 순차적으로 처리되어 없어지게된다. 모든 명령이 끝나면 terminate가 일어난다.
• 폰 노이만 머신은 내장 메모리 순차처리 방식으로서, 데이터 메모리와 프로그램 메모리가 구분되어 있지 않고 하나의 버스를 가지고 있는 구조를 말한다.
• 위키 , 참고 

결국 런타임이란!

• 이 과정이 반복되고 모든 명령어를 소비하면 실행이 끝난다.
• 런타임이란 로딩 이후에 instruction fetching - instruction decoding - execution 계속반복되어서 terminate가 일어나는 그 사이
• 동기명령 sync flow 순차적으로 실행되는 동안 아무것도 못하고 구경하는 행위
• 메모리에 sync flow를 태워서 flow대로 흐르는 것

1.2 Runtime Details

1. essential definition loading

• 우리의 코드가 실행되기 위해서는 우리가 정의한 클래스, 함수 인터페이스가 다 떠있어야함
• 실행코드에 앞서, 핵심적인 정의사항들이 올라감.

2. vtable mapping (variables table)

• 현대의 있는 컴파일러들은 우리가 정의한 메모리공간을 사용할때 가상 메모리 공간을 사용한다.
• 컴파일러가 나의 변수를 가상으로 매핑해서 컴파일 했음 진짜 메모리와 컴파일러가 만든 가상의 변수와 매핑을 해줘야한다.
• 내가 정의한 모든 변수를 실제 메모리에 매핑해주는 과정이 필요하다.

3. run
4. runtime definition loading
5. run

4번과 5번은 반복

자바스크립트의 런타임

자바스크립트의 런타임은 브라우저 로드에서부터 런타임으로 친다.

1. browser load
2. browser parsing
3. run

• 기초적인 정의를 로딩한다.
• 우리가 정의한 확장된 정의를 로딩한다. (상대적으로 여기까지를 declare time)
• 실행한다. (상대적으로 여기서부터를 runtime으로 )

2. State Control

• 메모리 관리의 어려운 점을 이야기하는 것도 있다.
• 값이라는 것은 계속 변하기 때문에 상태라고 부른다.

Directive Reference 직접참조

a = 'TEST'
a주소 = 00, a크기 = 4
b = &a // b에 a의 주소값을 할당
c = &b // c에 b의 주소값(a의 주소값)을 할당.
a = b & b =c (a=c) // 결국 a와 c도 같은 상황
d = 'ABC'
b = &d // b에 d의 주소를 재할당
b = d & b != c (a=c)

• 마지막은 b와 d는 같고 b는 d의 주소값을 갖고 있기때문에 b는 c와 같은 상태가 아니다. 하지만 a와 c는 아직 같은 상태
• b와 d는 같다는것이 바로 인지되지만, b에 다른 값을 넣었을 때 변하는 b와 c가 같지 않다 라는 사실을 바로 이해하고 인지할 수 있을까?
  • 추적을 못한다. 🙅
  • c를 사용하는 동네는 다 망가짐
• 전파, 여파..
  • 직접 참조를 쓸때는 내 참조변수가 외부에 공유됐으면 변수의 값을 바꾸면 안된다.
  • 협소하게 움직일 수 밖에 없고, 개발에 제약이 생긴다.
  • 이를 해결하기 위해 간점참조를 사용한다.

Indirective Reference 간접참조

• 중간에 쿠션을 두는 개념

a = "TEST"
a주소 = 00, a크기 = 4
b = { target: &a }
c = &b
d = 'ABC'
b.target = &d // b를 직접 바꾸지 않기 때문에 더이상 싱크가 깨지는 문제가 일어나지 않는다.

• .: 쿠션을 친다.
  • 런타임에 계산된다.
  • 비용이 든다.
    • 연산비용과 안정성을 바꿨다고 보면 된다.
    • 사람이 인지하고 있는 멘탈모델과 컨텍스트가 깨지지 않는다.
• 이 원리를 사용하여 linked list, 디자인패턴, 객체지향의 추상클래스도 만든다.

사실 자료구조는 아래 2가지 원리에서 시작된다

1. 메모리를 통으로 쓰는 배열과
2. linked list형식을 빌린..

• 참조포인터를 이용하여 쿠션을 치는

3. Flow Control

• 명령 관리의 어려운 점을 이야기하는 것도 있다.
• state 관리 + 명령진행에 대한 어려움
  • 2가지 모두 챙겨야하기때문에 상태관리보다 더 어렵다.

Sync flow Control

자세한건 여기! 

• sync flow: 메모리에 적재된 명령이 순차적으로 실행됨
• sync flow control: goto를 통해 명령의 위치를 이동함
  • goto라는 명령어를 통해서 sync flow의 작동을 제어할 수 있다.
  • 메모리의 state에 따라서 분기를 한다.
    • sync flow control 핵심은 해당 시점의 메모리의 값 (분기칠때의 상태에 의존된다)
    • condition control => 여기서 condition은 메모리의 상태값

      cf__1 의존성 역전 / 제어 역전

      • 의존성 역전: 추상적인 것에 의존하겠어.
      • 제어 역전: 추상적인 행동을 할 것이라고 전제하여 제어문을 짜는 것.

• sub flow (== sub routine: 반복적으로 사용할 수 있는 sync flow) : 함수 등을 통해 별도의 명령set을 여러번 실행함

Blocking

• Sync flow가 실행되는 동안 다른 일을 할 수 없는 현상
• 우리가 짠 모든 코드가 blocking 코드.
• 때문에 우리가 할 수 있는건 blocking 줄이기

Blocking 줄이기

• sync flow를 짧게 하기
• 다른 thread에 sync flow를 떠넘기기
  • 현대브라우저는 병행적 프로그래밍을 요구한다.
• 이벤트 루프: 동기화 명령 사이사이에 이벤트 루프가 작동해서, 다른 thread 작업을 기다리게된다.

그럼 Non Blocking이란?

Sync Flow가 납득할 만한 시간 내에 종료되는 것

• 우리의 코드는 보다 더 none blocking으로 향하는 길
• 빠른 thread로 빼내어서 main thread를 얼만큰 줄이느냐가 none blocking의 주제

4. Async

Sync & Async

• 앞에서 말한 sync flow와는 다른 개념이다.
• Sync: 서브루틴이 즉시 값을 반환하는 것
• Async: 서브루틴이 다른 수단으로 값을 반환하는 것
  • 우리가 원하는 값을 즉시 리턴하지 않는 모든 함수가 async 함수
  • 다른수단이란?
    • Promise
    • callback function
    • iterations

Async 단점

• 호출결과가 즉시 반환되지 않으므로, 현재의 sync flow가 종료됨 그 결과 현재의 어휘공간(컨텍스트) 내의 상태를 결과시점에 사용할 수 없음
• 요청 시의 상태를 별도로 결과시점에 전달할 부가장치 필요

sync 라는 순차적으로만 짤 수 있다는 식으로 처음부터 배웠기 때문에 우리는 async가 어색한 것이다.

Sync의 장점 + Async의 장점

• sync 로직으로 async를 사용할 수 있게 함
• 하지만 sync flow가 어긋나므로, 이전 sync flow의 상태를 기억하여 이어줄 장치 필요
  • 상태를 기억하고 이어주는 장치: Continuation (컨텍스트라고 생각해되 된다.)
  • 이를 활용하는 프로그래밍 스타일: Continuation Passing Style
  • Generator, Async, Asynchrous Iterators

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