Modern Javascript Deep Dive - 23장 실행 컨텍스트

August 07, 2023

실행 컨텍스트는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다.

1. 소스코드의 타입

ECMAScript사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분한다.

소스코드의 타입	설명
전역 코드	전역에 존재하는 소스코드를 말한다. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
함수 코드	함수 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
eval 코드	빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다.
모듈 코드	모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

2. 소스코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정, 즉 소스코드의 평가와 소스코드의 실행으로 나누어 처리한다.

소스코드의 평가과정에서는 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록한다.

var x;
x = 1;

자바스크립트 엔진은 2개의 과정으로 나누어 처리한다.

소스코드 평가 과정에서 변수 선언문 var x; 를 먼저 실행한다. 이때 생성된 변수 식별자 x는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined로 초기화한다.

실행 컨텍스트
x	undefined

평가과정이 끝나면 소스코드 실행 과정이 시작된다. 소스코드 실행 과정에서는 변수 할당문 x = 1 만 실행된다. 이때 x 변수에 값을 할당하려면 먼저 x 변수가 선언된 변수인지 확인해야 한다.

실행 컨텍스트
x	1

선언문이 등록된 변수(변수 x)라면 값을 할당하고 할당 결과를 실행 컨텍스트에 등록하여 관리한다.

3. 실행 컨텍스트의 역할

// 전역 변수 선언
const x = 1;
const y = 2;

// 함수 정의
function foo(a) {
  // 지역 변수 선언
  const x = 10;
  const y = 20;

  // 메서드 호출
  console.log(a + x + y); // 130
}

// 함수 호출
foo(100);

// 메서드 호출
console.log(x + y); //3

코드 실행 계획

전역 코드 평가
전역 코드 실행
함수 코드 평가
함수 코드 실행

코드가 전역, 함수에 따라 실행하려면 다음과 같이 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프로 구분하여 등록하고 상태 변화를 지속적으로 관리할 수 있어야 한다.
스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다.
- 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색할 수 있어야 한다.
현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 한다.

실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

실행 컨텍스트는 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.

식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

4. 실행 컨텍스트 스택

const x = 1;

function foo() {
  const y = 2;

  function bar() {
    const z = 3;
    console.log(x + y + z);
  }
  bar();
}

foo(); // 6

자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성한다.

함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.

이때 실행된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다. → 실행 컨텍스트 스택

전역 코드의 평가와 실행
foo 함수 코드의 평가와 실행
bar 함수 코드의 평가와 실행
foo 함수 코드로 복귀
전역 코드로 복귀

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.

실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다.

5. 렉시컬 환경

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트다.

→ 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체다.

렉시컬 환경은 다음과 같이 두 개의 컴포넌트로 구성된다.

환경 레코드(Environment Record)
- 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Reference)
- 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다.

6. 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

var x = 1;
const y = 2;

function foo(a) {
  var x = 3;
  const y = 4;

  function bar(b) {
    const z = 5;
    console.log(a + b + x + y + z);
  }
  bar(10);
}

foo(20); // 42

6.1 전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다. 전역 객체도 Object.prototype 을 상속받는다.

→ 전역 객체도 프로토타입 체인의 일원이다.

// Object.prototype.toString
window.toString(); // "[object window]"

window.__proto__.__proto__.__proto__.__proto__ === Object.prototype; // true

6.2 전역 코드 평가

전역 코드 평가는 다음과 같은 수서로 진행된다.

전역 실행 컨텍스트 생성
전역 렉시컬 환경 생성
1. 전역 환경 레코드 생성
2. 객체 환경 레코드 생성
3. 선언적 환경 레코드 생성
4. this 바인딩
5. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

6.3 전역 코드 실행

동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러 개 존재할 수 있다.

→ 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있다. 이것을 식별자 결정이라 한다.

식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작한다.

선언된 식별자는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록되어 있다.

6.4 foo 함수 코드 평가

var x = 1;
const y = 2;

function foo(a) {
  var x = 3;
  const y = 4;

  function bar(b) {
    const z = 5;
    console.log(a + b + x + y + z);
  }
  bar(10);
}

foo(20); // <- 호출 직전

함수 코드 평가는 다음과 같다.

함수 실행 컨텍스트 생성
함수 렉시컬 환경 생성
1. 함수 환경 레코드 생성
2. this 바인딩
3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

6.5 foo 함수 코드 실행

런타임시 foo 함수의 소스코드가 순차적으로 실행 되며 매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 x, y에 값이 할당된다. 그리고 bar 가 실행된다.

이때 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작한다.

6.6 bar 함수 코드 실행

var x = 1;
const y = 2;

function foo(a) {
  var x = 3;
  const y = 4;

  function bar(b) {
    const z = 5;
    console.log(a + b + x + y + z);
  }
  bar(10); // <- 호출 직전
}

foo(20);

bar 함수가 호출되면 bar 함수 내부로 코드의 제어권이 이동된다.

6.7 bar 함수 코드 실행

bar 함수의 console.log(a + b + x + y + z); 는 다음 순서로 실행된다.

console.log 식별자 검색
log 메서드 검색
표현식 a + b + x + y + z 의 평가
console.log 메서드 호출
1. 표현식 a + b + x + y + z 가 평가되어 값 42를 console.log 메서드에 전달하여 호출한다.

6.8 bar 함수 코드 실행 종료

bar 함수 코드 실행이 종료되면 실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트가 pop 되어 제거되고 foo 실행 컨텍스트가 실행중인 실행 컨텍스트가 된다.

6.9 foo 함수 코드 실행 종료

6.10 전역 코드 실행 종료

7. 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

var 키워드로 선언한 변수는 오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따른다.

let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

let x = 1;

if (true) {
  let x = 10;
  console.log(x); // 10
}

console.log(x); // 1

Written by@Sunny Son

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