[Deep Dive] 23장 - 실행 컨텍스트

이 카테고리는 모던 자바스크립트 Deep Dive 책을 공부하며 정리한 글을 포스팅하는 공간입니다.

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23.1 소스코드의 타입

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.

 

 

1. 전역 코드

전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다. var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다. 이를 위해 전역 코드가 실행되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

2. 함수 코드

함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다. 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다. 이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

3. eval 코드

eval 코드는 strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다. 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

4. 모듈 코드

모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다. 이를 위해 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

 

23.2 소스코드의 평가와 실행

JS엔진은 소스코드를 "소스코드의 평가"와 "소스코드의 실행" 과정으로 나누어 처리한다.

 

소스코드 평가 과정에서는 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다.

 

소스코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작된다. 이때 소스코드 실행에 필요한 변수나 함수의 참소를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득한다. 그리고 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록된다.

 

 

 

23.3 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

 

1. 전역 코드 평가

소스코드 평가 과정에서는 선언문만 먼저 실행된다. 따라서 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다. 이때 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

 

 

2. 전역 코드 실행

전역 코드 평가가 끝나면 런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행된다. 이때 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다. 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

 

 

3. 함수 코드 평가

함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기 앞서 함수 코드 평가 과정을 거치며 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 한다. 이때 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 매개변수와 지역 변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다. 또한 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정된다.

 

 

4. 함수 코드 실행

함수 코드 평가가 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다. 이때 매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고 메서드가 호출된다. 코드가 실행되려면 다음과 같이 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

 

1. 선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)를 스코프를 구분하여 등록하고 상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리할 수 있어야 한다.
2. 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색할 수 있어야 한다.
3. 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(예를 들어, 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 한다.

 

이 모든 것을 관리하는 것이 실행 컨텍스트다. 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

 

실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 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.

 

 

 

23.4 실행 컨텍스트 스택

const x = 1;

function foo () {
  const y = 2;
  
  function bar () {
    const z = 3;
    console.log(x + y + z);
  }
  bar();
}

foo(); // 6

 

위 예제는 소스코드의 타입으로 분류할 때 전역 코드와 함수 코드로 이루어져 있다. 자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성한다. 그리고 함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.

 

이때 생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다. 이를 실행 컨텍스트 스택이라고 부른다.

 

실행 컨텍스트 스택

 

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다. 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다. 따라서 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트라 부른다.

 

 

 

23.5 렉시컬 환경

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트다. 실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리하는 저장소 역할을 한다.

 

렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리한다. 즉 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체다. 

 

렉시컬 환경은 다음과 같이 두 개의 컴포넌트로 구성된다.

1. 환경 레코드
   • 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소다. 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있다.
2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조
   • 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다. 이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

 

 

 

23.6 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

23.6.1 전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다. 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체, 호스트 객체가 포함된다. 또한 전역 객체는 Object.prototype을 상속받아 프로토타입 체인의 일원이 된다.

 

 

23.6.2 전역 코드 평가

 

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다. 이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위, 즉 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.

 

 

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성된다.

 

 

2.1 전역 환경 레코드 생성

전역 환경 레코드는 전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 제공한다. 전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성된다. 

• 객체 환경 레코드 : 기존의 전역 객체가 관리하던 전역 변수(var)와 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 관리
• 선언적 환경 레코드 : let, const 키워드로 선언한 전역 변수 관리

 

2.2 this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다. 전역 코드에서 this를 참조하면 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환된다.

 

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프를 가리킨다. 이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

 

 

 

22.6.3 전역 코드 실행

이제 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다. 변수 할당문이 실행되어 전역 변수 x, y에 값이 할당된다.

변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자를 확인해야 한다. 또 동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러개 존재할 수 있으므로 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있다. 이것을 식별자 결정이라고 한다.

 

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

 

 

 

23.6.4 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

 

foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 foo 함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다. 그리고 함수 코드를 평가하기 시작한다.

 

 

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

힘수 실행 컨텍스트가 생성되어 그 안에 함수 렉시컬 환경을 만든 다음, 실행 컨텍스트 스택에 푸시된다.

 

2. 함수 렉시컬 환경 생성

Foo 함수 렉시컬 환경을 생성하고 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다. 렉시컬 환경을 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성된다.

 

2-1. 함수 환경 레코드 생성

함수 환경 레코드는 매개변수, arguments객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리한다.

 

2-2.  this 바인딩

함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다. [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩 될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정된다. 여기서는 일반 함수를 호출했으므로 전역 객체가 바인딩 된다.

 

2-3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

해당 함수의 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당된다. Foo 함수는 전역에 정의된 전역 함수이고, 전역 코드 평가 시점에 평가되었기 때문에 평가 시점의 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트다. 

 

자바스크립트 엔진은 함수의 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경, 즉 함수의 상위 스코프를 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한다. 함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당되는 것은 바로 상위 스코프를 가리키는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된  렉시컬 환경의 참조다.

 

23.6.5 함수 코드 실행 

함수 코드 평가가 끝나면 런타임이 실행되어 소스코드 순차적으로 실행된고 모든 코드가 실행된다.

 

23.6.6 함수 코드의 실행 종료

더 이상 실행할 코드가 없다면 함수 코드의 실행이 종료된다. 이때 실행 컨텍스트 스택에서 해당 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거되고 상위 실행 컨텍스트가 실행 중이 실행 컨텍스트가 된다.

실행 컨텍스트가 스택에서 해당 함수의 실행 컨텍스트가 제거되었다고 해서 함수 렉시컬 환경까지 즉시 소멸하는 것은 아니다. 렉시컬 환경은 실행 컨텍스트에 의해 참조되지만 독립적인 객체다. 객체를 포함한 모든 값이 다른 어딘가에서 완전 참조되지 않을때 비로소 소멸한다.

 

23.6.7 전역 코드 실행 종료

모든 전역 안의 코드와 함수까지 실행이 종료된 후 전역 실행 컨텍스트도 종료되어 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지 않게 된다.

 

 

 

23.7 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

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

 

위 예제에서 if문의 코드 블록 내에서 let 키워드로 변수가 선언되었다. if문의 코드 블록이 실행되면 if문의 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 한다. 즉, 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체한다.

 

 

코드 블록의 실행이 종료되면 원래의 렉시컬 환경으로 되돌린다.

 

만약 반복문 for 내부에서 정의된 함수가 있다면 이 함수의 상위 스코프는 반복문의 코드 블록이 생성한 렉시컬 환경이다.