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반응형 심화

Vue의 가장 뚜렷한 기능 중 하나는 눈에 거슬리지 않는 반응형 시스템입니다. 컴포넌트의 상태는 반응형 JavaScript 객체입니다. 수정하면 view가 업데이트됩니다. 상태 관리를 간단하고 직관적으로 만들지만 몇 가지 일반적인 문제를 피하기 위해 작동 방식을 이해하는 것도 중요합니다. 이 섹션에서는 Vue의 반응형 시스템의 저수준 세부 정보를 파헤칠 것입니다.

반응형이란?

요즘 프로그래밍에서 꽤 많이 등장하는 이 용어는 무엇을 의미할까요? 반응형은 선언적 방식으로 변화에 적응할 수 있게 해주는 프로그래밍 패러다임입니다. 일반적으로 보여주는 표준 예는 Excel 스프레드시트입니다:

ABC
0
1
1
2
2
3

여기서 A2 셀은 = A0 + A1의 수식을 통해 정의되므로(A2를 클릭하여 수식을 보거나 편집할 수 있음) 스프레드시트는 우리에게 3을 제공합니다. 그리고 A0 또는 A1을 업데이트하면, A2도 자동으로 업데이트됨을 알 수 있습니다.

JavaScript는 일반적으로 이렇게 작동하지 않습니다. JavaScript에서 비슷한 것을 작성한다면:

let A0 = 1
let A1 = 2
let A2 = A0 + A1

console.log(A2) // 3

A0 = 2
console.log(A2) // 여전히 3

A0을 변경한다고 A2가 자동으로 변경되지 않습니다.

그러면 JavaScript에서 이것을 어떻게 해야 할까요? 먼저 A2를 업데이트하는 코드를 다시 실행하기 위해 다음과 같이 함수로 래핑합니다:

let A2

function update() {
  A2 = A0 + A1
}

그런 다음 몇 가지 용어를 정의해야 합니다:

  • update() 함수는 프로그램의 상태를 수정하기 때문에 "사이드 이팩트" 줄여서 "이팩트"를 생성합니다.

  • A0A1은 해당 값이 이팩트를 수행하는 데 사용되므로 이팩트의 "의존성"(dependency)으로 간주됩니다. 그 이팩트는 의존성에 대한 "구독자"(subscriber)라고 합니다.

우리에게 필요한 것은 A0 또는 A1(의존성)이 변경될 때마다 update()(이팩트)를 호출할 수 있는 함수입니다:

whenDepsChange(update)

whenDepsChange() 함수에는 다음과 같은 작업이 있습니다:

  1. 변수가 읽힐 때를 추적합니다. 예를 들어 A0 + A1 표현식을 평가할 때 A0A1이 모두 읽힙니다.

  2. 현재 실행 중인 이팩트가 있을 때 변수를 읽으면, 해당 이팩트를 해당 변수의 구독자로 만듭니다. 예를 들어 A0A1update()가 실행될 때 읽히기 때문에 update()는 첫 번째 호출 이후에 A0A1의 구독자가 됩니다.

  3. 변수가 언제 변이되는지 감지합니다. 예를 들어 A0에 새 값이 할당되면, 모든 구독자 이팩트에 다시 실행하도록 알립니다.

Vue에서 반응형 작동 방식

우리는 예제처럼 로컬 변수의 읽기 및 쓰기를 실제로 추적할 수 없습니다. 바닐라 JavaScript에서는 그렇게 하는 메커니즘이 없습니다. 하지만 객체 속성의 읽기 및 쓰기를 가로채는 일은 할 수 있습니다.

JavaScript에서 속성 접근을 가로채는 방법에는 getter/setters프락시의 두 가지가 있습니다. Vue 2는 브라우저 지원 제한으로 인해 단독으로 getter/setter를 사용했습니다. Vue 3에서 프락시는 반응형 객체에 사용되며 getter/setter는 참조에 사용됩니다. 다음은 작동 방식을 보여주는 유사 코드입니다:




 




 







 




 





function reactive(obj) {
  return new Proxy(obj, {
    get(target, key) {
      track(target, key)
      return target[key]
    },
    set(target, key, value) {
      target[key] = value
      trigger(target, key)
    }
  })
}

function ref(value) {
  const refObject = {
    get value() {
      track(refObject, 'value')
      return value
    },
    set value(newValue) {
      value = newValue
      trigger(refObject, 'value')
    }
  }
  return refObject
}

TIP

여기와 아래의 코드 스니펫은 가능한 한 간단한 형태로 핵심 개념을 설명하기 위한 것이기 때문에 많은 세부 사항은 생략되고 예외적인 케이스는 무시됩니다.

아래는 우리가 기초 섹션에서 논의한 몇 가지 반응형의 제한 사항입니다:

  • 반응형 객체의 속성을 로컬 변수에 할당하거나 분해 할당하면 로컬 변수에 접근이 더 이상 get/set 프락시 트랩을 트리거하지 않기 때문에 반응형이 "연결 해제"됩니다.

  • reactive()에서 반환된 프락시는 원본과 동일하게 동작하지만 === 연산자를 사용하여 원본과 비교하면 다른 ID를 갖습니다.

track() 내부에서 현재 실행 중인 이팩트가 있는지 확인합니다. 존재하는 경우, 추적 중인 속성에 대한 구독자 이팩트(Set에 저장됨)를 조회하고 이팩트를 Set에 추가합니다.

// 이팩트가 실행되기 직전에 설정됩니다.
// 우리는 나중에 이것에 대해 다룰 것입니다.
let activeEffect

function track(target, key) {
  if (activeEffect) {
    const effects = getSubscribersForProperty(target, key)
    effects.add(activeEffect)
  }
}

이팩트 구독은 전역 WeakMap<target, Map<key, Set<effect>>> 데이터 구조에 저장됩니다. 속성에 대한 구독 이팩트 Set이 발견되지 않은 경우(처음 추적 시) 생성됩니다. 이것이 getSubscribersForProperty() 함수가 하는 일입니다. 간단하게 하기 위해 자세한 내용은 건너뛰겠습니다.

trigger() 내부에서 속성에 대한 구독자 이팩트를 다시 조회합니다. 그러나 이번에는 우리가 그것들을 대신 호출합니다:

function trigger(target, key) {
  const effects = getSubscribersForProperty(target, key)
  effects.forEach((effect) => effect())
}

이제 다시 whenDepsChange() 함수로 돌아가 보겠습니다:

function whenDepsChange(update) {
  const effect = () => {
    activeEffect = effect
    update()
    activeEffect = null
  }
  effect()
}

실제 업데이트를 실행하기 전에 자신을 현재 활성 이팩트로 설정하는 이팩트에 로우(raw) 업데이트 함수를 래핑합니다. 이것은 현재 활성 이팩트를 찾기 위해 업데이트 동안 track() 호출을 활성화합니다.

이 시점에서 의존성을 자동으로 추적하고 의존성이 변경될 때마다 다시 실행하는 이팩트를 만들었습니다. 우리는 이것을 반응 이팩트(Reactive Effect)라고 부릅니다.

Vue는 반응 이팩트를 생성할 수 있는 watchEffect() API를 제공합니다. 사실, 예제의 whenDepsChange()와 매우 유사하게 작동한다는 것을 눈치채셨을 것입니다. 이제 실제 Vue API를 사용하여 원래 예제를 다시 작업할 수 있습니다:

import { ref, watchEffect } from 'vue'

const A0 = ref(0)
const A1 = ref(1)
const A2 = ref()

watchEffect(() => {
  // A0과 A1을 추적함
  A2.value = A0.value + A1.value
})

// 이팩트가 트리거됨
A0.value = 2

반응 이팩트를 사용하여 ref를 변경하는 것이 가장 흥미로운 사용 사례는 아닙니다. 계산된 속성을 사용하면 더 선언적입니다:

import { ref, computed } from 'vue'

const A0 = ref(0)
const A1 = ref(1)
const A2 = computed(() => A0.value + A1.value)

A0.value = 2

내부적으로 computed는 무효화 및 재계산을 반응 이팩트를 사용하여 관리합니다.

그렇다면 일반적이고 유용한 반응 이팩트의 예는 무엇일까요? DOM을 업데이트 하는 것입니다! 다음과 같이 간단한 "반응형 렌더링"을 구현할 수 있습니다:

import { ref, watchEffect } from 'vue'

const count = ref(0)

watchEffect(() => {
  document.body.innerHTML = `숫자 세기: ${count.value}`
})

// DOM 업데이트
count.value++

사실 이것은 Vue 컴포넌트가 상태와 DOM을 동기화 상태로 유지하는 방법과 매우 유사합니다. 각 컴포넌트 인스턴스는 DOM을 렌더링하고 업데이트하는 반응 이팩트를 생성합니다. 물론 Vue 컴포넌트는 innerHTML보다 훨씬 더 효율적인 방법으로 DOM을 업데이트합니다. 이것은 렌더링 메커니즘에서 논의됩니다.

ref(), computed()watchEffect() API는 모두 컴포지션 API의 일부입니다. 지금까지 Vue에서 옵션 API만 사용했다면, 컴포지션 API가 Vue의 반응형 시스템 작동 방식에 더 가깝다는 것을 알 수 있습니다. 사실, Vue 3에서 옵션 API는 컴포지션 API 위에 구현됩니다. 컴포넌트 인스턴스(this)에 대한 모든 속성 접근은 반응형 추적을 위해 getter/setter를 트리거하고 watchcomputed와 같은 옵션은 내부적으로 해당 컴포지션 API를 호출합니다.

런타임 (실행 시) vs. 컴파일 타임 (컴파일 시) 반응형

Vue의 반응형 시스템은 주로 런타임 기반입니다. 추적 및 트리거링은 모두 코드가 브라우저에서 직접 실행되는 동안 수행됩니다. 런타임 반응형의 장점은 빌드 과정 없이 작동할 수 있고 엣지 케이스가 적다는 것입니다. 반면에 이것은 JavaScript의 문법 제한에 의해 제약을 받습니다.

이전 예제에서 이미 한계에 부딪쳤습니다. JavaScript는 로컬 변수의 읽기 및 쓰기를 가로챌 수 있는 방법을 제공하지 않으므로, 항상 반응형 객체나 참조를 사용하여 반응형 상태에 객체 속성으로 접근해야 합니다.

코드의 장황함을 줄이기 위해 Reactivity Transform 기능을 실험하고 있습니다:

let A0 = $ref(0)
let A1 = $ref(1)

// 변수 읽기에 대한 추적
const A2 = $computed(() => A0 + A1)

// 변수 쓰기에 대한 트리거
A0 = 2

이 스니펫은 변수에 대한 참조 뒤에 .value를 자동으로 추가하여 변환 없이 작성한 것과 정확히 일치합니다. Reactivity Transform을 사용하면 Vue의 반응형 시스템이 하이브리드 시스템이 됩니다.

반응형 디버깅

Vue의 반응형 시스템이 의존성을 자동으로 추적하는 것은 훌륭하지만, 어떤 경우에는 추적 중인 항목 또는 컴포넌트를 다시 렌더링하는 원인을 정확히 파악해야 할 수 있습니다.

컴포넌트 디버깅 훅

컴포넌트의 렌더링 중에 사용되는 의존성과 renderTrackedonRenderTrackedrenderTriggeredonRenderTriggered 수명 주기 훅을 사용하여 업데이트를 트리거하는 의존성을 디버그할 수 있습니다. 두 훅 모두 해당 의존성에 대한 정보가 포함된 디버거 이벤트를 수신합니다. 의존성을 대화식으로 검사하기 위해 콜백에 debugger 문을 배치하는 것이 좋습니다:

<script setup>
import { onRenderTracked, onRenderTriggered } from 'vue'

onRenderTracked((event) => {
  debugger
})

onRenderTriggered((event) => {
  debugger
})
</script>
export default {
  renderTracked(event) {
    debugger
  },
  renderTriggered(event) {
    debugger
  }
}

TIP

컴포넌트 디버그 훅은 개발 모드에서만 작동합니다.

디버그 이벤트 객체의 타입은 다음과 같습니다:

type DebuggerEvent = {
  effect: ReactiveEffect
  target: object
  type:
    | TrackOpTypes /* 'get' | 'has' | 'iterate' */
    | TriggerOpTypes /* 'set' | 'add' | 'delete' | 'clear' */
  key: any
  newValue?: any
  oldValue?: any
  oldTarget?: Map<any, any> | Set<any>
}

계산된 속성 디버깅

onTrackonTrigger 콜백이 있는 두 번째 옵션 객체를 computed()에 전달하여 계산된 속성을 디버그할 수 있습니다:

  • onTrack은 반응 속성 또는 ref가 의존성으로 추적될 때 호출됩니다.
  • onTrigger는 의존성의 변경에 의해 감시자 콜백이 트리거될 때 호출됩니다.

두 콜백 모두 컴포넌트 디버그 훅과 동일한 형식의 디버거 이벤트를 수신합니다:

const plusOne = computed(() => count.value + 1, {
  onTrack(e) {
    // count.value가 의존성으로 추적될 때 트리거됩니다.
    debugger
  },
  onTrigger(e) {
    // count.value가 변경되면 트리거됩니다.
    debugger
  }
})

// plusOne에 접근, onTrack을 트리거해야 합니다.
console.log(plusOne.value)

// count.value를 변경, onTrigger를 트리거해야 합니다.
count.value++

TIP

계산된 속성의 onTrackonTrigger 옵션은 개발 모드에서만 작동합니다.

감시자 디버깅

computed()와 유사하게 감시자는 onTrackonTrigger 옵션을 지원합니다:

watch(source, callback, {
  onTrack(e) {
    debugger
  },
  onTrigger(e) {
    debugger
  }
})

watchEffect(callback, {
  onTrack(e) {
    debugger
  },
  onTrigger(e) {
    debugger
  }
})

TIP

감시자의 onTrackonTrigger 옵션은 개발 모드에서만 작동합니다.

외부 상태 시스템과의 통합

Vue의 반응형 시스템은 일반 JavaScript 객체를 반응형 프락시로 깊이 변환하여 작동합니다. 깊은 변환은 외부 상태 관리 시스템과 통합할 때 필요하지 않거나 때때로 원하지 않을 수 있습니다(예: 외부 솔루션도 프락시를 사용하는 경우).

Vue의 반응형 시스템을 외부 상태 관리 솔루션과 통합하는 일반적인 아이디어는 외부 상태를 shallowRef에 유지하는 것입니다. 얕은 참조는 .value 속성에 접근할 때만 반응합니다. 내부 값은 그대로 유지됩니다. 외부 상태가 변경되면 ref 값을 교체하여 업데이트를 트리거합니다.

불변 데이터

실행 취소/다시 실행 기능을 구현하는 경우, 사용자가 편집할 때마다 앱 상태의 스냅샷을 찍고 싶을 것입니다. 그러나 Vue의 변경 가능한 반응형 시스템은 상태 트리가 큰 경우 적합하지 않습니다. 모든 업데이트에서 전체 상태 객체를 직렬화하는 것은 CPU 및 메모리 비용 측면에서 비용이 많이 들 수 있기 때문입니다.

불변 데이터 구조는 상태 객체를 변경하지 않음으로써 이 문제를 해결합니다. 대신 이전 객체와 동일하고 변경되지 않은 부분을 공유하는 새 객체를 생성합니다. JavaScript에서 변경할 수 없는 데이터를 사용하는 방법에는 여러 가지가 있지만, Vue와 함께 Immer를 사용하는 것이 좋습니다. 왜냐하면 보다 인체 공학적이고 변경 가능한 문법을 유지하면서 변경할 수 없는 데이터를 사용할 수 있기 때문입니다.

간단한 컴포넌트를 통해 Immer를 Vue와 통합할 수 있습니다:

import produce from 'immer'
import { shallowRef } from 'vue'

export function useImmer(baseState) {
  const state = shallowRef(baseState)
  const update = (updater) => {
    state.value = produce(state.value, updater)
  }

  return [state, update]
}

온라인 연습장으로 실행하기

상태 머신 (State Machine)

상태 머신은 앱이 어떤 상태에 있을 수 있는 모든 가능한 상태와 한 상태에서 다른 상태로 전환할 수 있는 모든 가능한 방법을 설명하기 위한 모델입니다. 단순한 컴포넌트에는 과도할 수 있지만, 복잡한 상태 흐름을 보다 강력하고 관리하기 쉽게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

JavaScript에서 가장 널리 사용되는 상태 머신 구현 중 하나는 XState입니다. 다음은 이를 통합하는 컴포저블입니다:

import { createMachine, interpret } from 'xstate'
import { shallowRef } from 'vue'

export function useMachine(options) {
  const machine = createMachine(options)
  const state = shallowRef(machine.initialState)
  const service = interpret(machine)
    .onTransition((newState) => (state.value = newState))
    .start()
  const send = (event) => service.send(event)

  return [state, send]
}

온라인 연습장으로 실행하기

RxJS

RxJS는 비동기 이벤트 스트림 작업을 위한 라이브러리입니다. VueUse 라이브러리는 RxJS 스트림을 Vue의 반응형 시스템과 연결하기 위한 @vueuse/rxjs 추가 기능을 제공합니다.

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