[웹성능] 브라우저 렌더링 이해, 성능 최적화(리액트기반) 필요성에 대해 알아봅시다.

브라우저 렌더링 이해하면 성능 최적화의 길이 보인다.

 

브라우저 렌더링 과정을 알면 웹 페이지 성능을 최적화하고, 디버깅을 쉽게 하며, 웹 애플리케이션의 사용자 경험을 개선하는 데 중요한 정보를 얻을 수 있습니다. 우선 간략하게 5가지로 나누어본후 상세로 설명하겠습니다.

1. 성능 최적화

• 렌더링 과정 최적화: 페이지가 어떻게 렌더링되는지 이해하면 페이지 로딩 속도를 빠르게 하거나, 불필요한 리소스를 줄이는 방법을 알 수 있습니다. 예를 들어, 이미지나 스크립트가 렌더링 성능에 미치는 영향을 파악하고, 이를 최적화할 수 있습니다.
• 렌더링 차단 요소 분석: 자바스크립트나 CSS가 페이지 렌더링을 차단하는 방식에 대해 알면, 페이지 로딩을 더 빠르게 할 수 있는 방법(예: 비동기 로딩, CSS 최적화 등)을 찾을 수 있습니다.

2. 디버깅 및 문제 해결

• 레이아웃 문제 해결: 브라우저 렌더링 과정을 이해하면 레이아웃 문제(예: 요소가 예상대로 보이지 않거나, 배치가 이상한 경우)를 해결하는 데 유리합니다. 브라우저가 DOM과 CSSOM을 결합하여 렌더 트리를 만드는 방식과 스타일 계산 과정을 이해하면 문제의 원인을 빠르게 파악할 수 있습니다.
• 호환성 문제 해결: 브라우저마다 렌더링 방식이 약간씩 다를 수 있기 때문에, 여러 브라우저에서 동일한 결과를 얻을 수 있도록 최적화하는 데 도움이 됩니다.

3. 자원 효율적인 렌더링

• 렌더링 비용 관리: 자원을 효율적으로 사용하려면 렌더링 과정 중 자주 발생하는 리페인트(repaint)나 리플로우(reflow)를 줄여야 합니다. 이를 위해 브라우저가 어떻게 요소의 크기와 위치를 계산하고, 변경 사항을 어떻게 처리하는지 알면, 불필요한 리플로우를 줄일 수 있습니다.

4. 사용자 경험 개선

• 렌더링 순서: 페이지가 어떻게 화면에 나타나는지, 즉 "FCP(First Contentful Paint)"나 "LCP(Largest Contentful Paint)" 같은 중요한 성능 지표를 최적화할 수 있습니다. 브라우저가 HTML, CSS, JavaScript 등을 어떻게 처리하는지 알면 사용자에게 더 빠르고 원활한 경험을 제공할 수 있습니다.

5. 프론트엔드 프레임워크의 동작 이해

• React, Vue, Angular 등 프레임워크와의 연관: React와 같은 프레임워크는 가상 DOM을 이용하여 실제 DOM과의 차이를 계산하고 렌더링합니다. 이런 기술들의 동작 방식을 이해하면 최적화나 문제 해결에 큰 도움이 됩니다.

 

 

1. 성능 최적화

가장 큰 성과를 얻을 수 있는 최적화 방법은 다음과 같습니다.

불필요한 렌더링 최적화 (React.memo, useMemo, useCallback)

• 효과가 큰 이유: React에서 불필요한 렌더링은 성능 저하를 일으킬 수 있습니다. 컴포넌트가 자주 리렌더링되면, CPU 리소스를 많이 소모하고, 사용자 경험이 저하될 수 있습니다. 따라서 리렌더링을 최소화하는 최적화 방법이 가장 큰 효과를 얻을 수 있습니다.
• 적용 방법: React.memo, useMemo, useCallback 등을 사용하여 불필요한 렌더링을 방지하고 연산 비용이 큰 함수나 변경되지 않는 props를 메모이제이션합니다.
• 효과적인 경우:
  • 컴포넌트가 자주 리렌더링되는 경우
  • 계산 비용이 큰 함수나 값이 있을 때
  • 자주 변경되지 않는 props를 사용하는 컴포넌트가 있을 때

예시:

• React.memo를 사용해 props가 변경되지 않으면 컴포넌트가 리렌더링되지 않도록 최적화할 수 있습니다.
• useMemo나 useCallback을 사용하여 복잡한 계산을 메모이제이션하거나, 함수를 재사용 가능하게 만들어 리렌더링 성능을 향상시킬 수 있습니다.

리스트 렌더링 최적화 (리스트 가상화)

• 효과가 큰 이유: 매우 긴 리스트를 렌더링할 때, 모든 항목을 한 번에 렌더링하면 성능 저하를 일으킬 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 리스트 가상화(Virtualization)를 사용하여, 화면에 보이는 항목만 렌더링하도록 하면, 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.
• 적용 방법: react-window 또는 react-virtualized와 같은 라이브러리를 사용하여 화면에 보이는 항목만 렌더링합니다. 이렇게 하면, 화면에 보이는 항목만 계산하고 렌더링하기 때문에 매우 효율적입니다.
• 효과적인 경우:
  • 긴 리스트나 테이블을 렌더링할 때 (예: 1000개 이상의 항목)
  • 많은 아이템이 화면에 렌더링될 필요가 없을 때

이미지 최적화와 Lazy Loading도 이미지가 많거나 큰 웹 페이지에서 중요한 최적화 방법입니다.

최적화 방법을 선택할 때는 앱의 성격과 사용자의 주요 상호작용을 고려하여 가장 중요한 성능 문제부터 해결하는 것이 좋습니다.

 

성능 최적화에 방해되는 렌더링 차단 요소 분석

CSS가 렌더링을 차단하는 이유는, 브라우저가 스타일을 적용하기 전에 레이아웃을 계산할 수 없기 때문입니다. CSS를 비동기 로딩하거나 중요한 CSS만 먼저 로딩하는 방법을 사용하여 성능을 최적화할 수 있습니다.

 

자바스크립트가 렌더링을 차단하는 이유는, 자바스크립트가 HTML 파싱을 중단하고 스크립트를 실행하기 때문입니다. async 또는 defer 속성을 사용하거나, 자바스크립트 파일을 분할하여 페이지 렌더링을 차단하지 않도록 할 수 있습니다.

 

CSS에서 가장 많이 사용하는 최적화 방법

CSS 파일의 비동기 로딩 (Async Loading of CSS)

CSS 파일을 로드하는 방식에 따라 페이지 렌더링 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 기본적으로 <link> 태그를 사용해 CSS를 로드하면, 브라우저는 CSS 파일을 모두 다운로드한 후에 페이지 렌더링을 진행합니다. 하지만 비동기 로딩을 통해 CSS 파일을 로드하면, 렌더링을 차단하지 않게 되어 성능을 개선할 수 있습니다.

 

<link rel="preload" href="styles.css" as="style">
<link rel="stylesheet" href="styles.css">

rel="preload"는 CSS 파일을 비동기적으로 로드하면서 렌더링을 차단하지 않습니다.

 

자바스크립트에서 가장 많이 사용하는 최적화 방법

코드 분할 (Code Splitting)

React는 기본적으로 전체 애플리케이션을 한 번에 로드하지만, 이를 코드 분할을 통해 여러 개의 청크로 나누어 필요한 코드만 로드할 수 있습니다. 이렇게 하면 초기 로딩 시 불필요한 자바스크립트 파일을 다운로드하지 않아 렌더링 성능이 개선됩니다.

// App.js

import React, { Suspense, lazy } from 'react';

// 코드 분할을 통해 컴포넌트 동적 로딩
const LazyComponent = lazy(() => import('./LazyComponent'));

function App() {
  return (
    <div>
      <h1>Hello, React!</h1>
      {/* Suspense로 감싸서 로딩 상태를 처리 */}
      <Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
        <LazyComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
}

export default App;

 

• React.lazy()는 지연 로딩을 위한 함수로, 컴포넌트를 동적으로 import 합니다.
• Suspense는 로딩 중에 보여줄 컴포넌트를 제공하는데 사용됩니다.

2. 디버깅 및 문제 해결

레이아웃 문제 해결

• DOM은 HTML 문서의 구조를 나타내고, CSSOM은 CSS 스타일을 나타냅니다.
• 두 모델을 결합하여 렌더 트리를 만들고, 스타일 계산을 통해 최종 스타일을 적용합니다.

요소가 예상대로 보이지 않거나 배치가 이상한 경우, 스타일 계산 과정에서 상속 문제, 스타일 우선순위 문제, 레이아웃 문제, display: none 문제 등이 원인일 수 있습니다. 개발자 도구를 사용하여 DOM과 CSSOM을 확인하고, 스타일 우선순위, 상속된 스타일, 레이아웃을 점검하면서 문제의 원인을 찾을 수 있습니다. 이를 통해 요소의 스타일을 올바르게 적용하고 렌더링 문제를 해결할 수 있습니다.

 

호환성 문제 해결

브라우저는 각기 다른 렌더링 엔진을 사용합니다. 예를 들어 Chrome은 Blink 엔진을 사용하고

Firefox는 Gecko 엔진을 사용하며 Safari는 WebKit 엔진을 사용합니다.

이러한 엔진들은 HTML, CSS, JavaScript를 해석하고 렌더링하는 방식이 서로 다를 수 있습니다.

이로 인해 스타일 해석이나 스크립트 실행에서 차이가 발생할 수 있습니다.

 

브라우저 호환성을 최적화하려면 여러 가지 방법을 고려해야 합니다. CSS 리셋, 벤더 프리픽스, 미디어 쿼리, 반응형 디자인을 적절히 사용하고, JavaScript에서의 스타일 변경 방식도 최적화해야 합니다. 또한 다양한 브라우저 테스트 도구를 사용해 여러 브라우저에서 테스트하고, 필요한 경우 폴리필(Polyfill)을 사용하여 기능을 보완하는 것이 중요합니다.

 

4. 사용자 경험 개선

렌더링 순서

1. HTML 처리 (DOM 업데이트)

HTML 파일이 먼저 파싱됩니다. 브라우저는 HTML 파일을 읽고, DOM (Document Object Model) 트리를 만듭니다.

이때 브라우저는 HTML 요소를 순차적으로 처리하며, 페이지의 구조를 정의합니다. 예를 들어, <div>, <h1>, <p> 등 HTML 요소가 DOM 트리로 변환됩니다.

 

 

2. CSS 처리 (CSSOM)

CSS는 스타일을 정의하는 역할을 하며, CSSOM을 구성하는 과정에서 스타일 계산이 이루어집니다. React는 스타일을 인라인으로 혹은 CSS 파일을 통해 적용하는데, 이때 CSSOM 생성 시 스타일 계산이 발생하고, 이를 반영하여 화면을 그리게 됩니다.

 

3. JavaScript 처리 (JSOM)

JavaScript는 DOM과 CSSOM을 동적으로 변경할 수 있기 때문에, JavaScript 실행 시 DOM 업데이트가 발생하는 방식에서 병목 현상이 발생할 수 있습니다.

5. 프론트엔드 프레임워크의 동작 이해

리액트 기준으로 정리하겠습니다.

React는 웹 애플리케이션을 개발할 때 가상 DOM (Virtual DOM)을 사용하여 렌더링 성능을 최적화합니다. 이를 통해 실제 DOM의 변화가 최소화되고, 애플리케이션의 성능이 향상됩니다. React가 실제 DOM과 어떻게 상호작용하며, 렌더링을 최적화하는지 설명하겠습니다.

 

1. 가상 DOM (Virtual DOM)

React의 핵심적인 최적화 기술은 가상 DOM입니다. 실제 DOM은 매우 비용이 많이 들고, 렌더링 속도가 느리기 때문에 React는 가상 DOM을 사용하여 성능을 최적화합니다.

가상 DOM이란?

가상 DOM은 실제 DOM의 가벼운 복사본입니다. React는 이 가상 DOM을 통해 UI의 변화를 추적하고, 실제 DOM에 반영할 최소한의 변경 사항만을 적용하여 성능을 향상시킵니다.

2. React의 리렌더링 과정

상태(state) 또는 속성(props) 변경:

• React 컴포넌트의 **상태(state)**나 **속성(props)**이 변경되면, 해당 컴포넌트는 다시 렌더링됩니다. 이때 가상 DOM도 업데이트됩니다.

새로운 가상 DOM 생성:

• 컴포넌트가 리렌더링되면, 새로운 가상 DOM이 생성됩니다. 이 가상 DOM은 최신 상태와 속성에 맞춰져 있습니다.

이전 가상 DOM과 비교 (Diffing):

• React는 이전의 가상 DOM과 새로운 가상 DOM을 비교하는 diff 알고리즘을 사용합니다. 이 알고리즘은 변경된 부분을 찾고, 최소한의 업데이트만을 실제 DOM에 적용할 수 있도록 돕습니다.

최소한의 DOM 업데이트:

• diffing을 통해, React는 어떤 부분이 변경되었는지를 계산하고, 변경이 필요한 최소한의 DOM 요소를 찾아 실제 DOM에 적용합니다. 이때 리플로우나 리페인트가 발생할 수 있습니다.

실제 DOM 업데이트:

• React는 최소화된 변경만 실제 DOM에 반영합니다. 이렇게 하여 DOM 업데이트를 최적화하고, 불필요한 리렌더링이나 DOM 조작을 줄여 성능을 개선합니다.

 

 

 

브라우저 렌더링 성능을 최적화하려면 리플로우와 리페인트를 최소화하는 것이 중요합니다. 이를 위해 DOM 변경과 스타일 적용을 신중하게 관리하고, 가상 DOM을 활용하여 최소한의 영역만 변경하는 방식이 효과적입니다. 이러한 최적화 전략을 통해 빠르고 효율적인 웹 페이지를 만들 수 있습니다.

브라우저 렌더링 과정을 이해하고, 리플로우와 리페인트가 발생하는 원인을 파악하며, 가상 DOM의 장점을 활용하는 방법을 적절히 적용한다면, 좋은 성능의 웹 애플리케이션을 구현해봅시다!