[JS deep dive] 23장 실행 컨텐스트

실행 컨텍스트는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다.

실행 컨텍스트를 이해하멵 ㅏ바스크립트가 스콮를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 방식과 호이스팅이 발생하는 이유, 클로저의 동작 방식, 그리고 태스트 큐와 ㅎ ㅏㅁ께 ㄷ공작하는 이벤트 핸들러와 비동기 처리 동작 방식을 이해할 수 있다.

 

소스코드의 타입

1. 전역코드  => 전역 실행 컨텍스트 

전역에 존재하는 소스코드 ( 전역에 정의된 함수 등 내부 코드느 포함하지 않음)

전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 함. 그리고 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 함

 

2. 함수 코드  => 함수 실행 컨텍스트

함수 내부에 존재하는 소스코드 (함수 내부에 중첩된 함수 ,클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음)

함수 코드는 지역 스코를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야함. 그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야함

 

3. eval 코드  => eval 실행 컨텍스트

빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스 코드

eval 코드는 strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성함

 

4. 모듈 코드  => 모듈 실행 컨텍스트

모듈 내부에 존재하는 소스 코드 ( 모둘 내부 코드는 포함하지 않음)

모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 형성함

 

소스코드의 평가와 실행

소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치며 코드를 실행 하기 위한 준비를 한다

 

평가 과정 : 실행 컨텍스트를 생성하고 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드) 에 등록함

 

실행 과정 :

1. 평가 과정이  끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행됨(런타임)

2. 소스코드 실행에 필요한 정보를 싱행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득

3. 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록됨.

 

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 코드의 평가

전역 코드를 실행하기 앞서 전역 코드 평가 과정을 거침. 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 전역 변수와 변역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록됨. 이때 var키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨.

 

2. 전역 코드 실행

전역 코드 평가 과정이 끄나면 ,런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행됨. 이때 전역 변수의 값이 할당되고 함수가 호출됨. 함수가 호출되어 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입함

 

3. 함수 코드 평가

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

 

4. 함수 코드 실행

함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작함. 이때 매개 변수와 지역 변수에 값이 할당되고 console.log메서드가 호출됨.

console.log 메서드 호출하기 위해 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색함. console.log 식발져는 스코프 체인에 등록되어 있지 않은 전역 객체의 프로퍼티에 존재함. (전역 객체의 프로퍼티가 마치 전역  변수처럼 전역 스코프를 통해 검색 가능해야 하는 것을 의미함 

 이후 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색 후, console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식 a+x+y 가 평가됨. a,x,y는 스코프 체인을 통해 검색되고, console.log 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 ㅈ종료되고 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속함.

코드가 실행되려면 스코프를 구분하여 식별자와 바인딩된 값이 관리되어야 함. 그리고 중첩 관계에 의해서 스코프 체인을 형성하여 식별자를 검색할 수 있어야 하고, 전역 객체의 프로퍼티도 전역 변수처럼 검색할 수 있어야 함. 함수 호출이 종료되면 함수 호출 이전으로 되돌아 가기 위해 현재 실행 중인 코드를 준붛하여 관리해야함.

 즉 코드가 실행되려면 스코프, 식별자 , 코드 실행 순서 등의 관리가 필요함

 

1. 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프를 구분하여 등록하고 상태 변화를 지속적으로 관리할 수 있어야 함.

2. 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 함. (스코프 체인을 통해 상위 스코로 이동하여 식별자를 검색 할 수 있어야 함.

3. 현재 실행중인 코드의 실행 순서를 변경할 수 있어야 하며 다시 되돌아 갈 수 있어야 함.

 

실행 컨텍스트 : 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역

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

 

식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리

코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리

 

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 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성한다. 그리고 함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.

이러한 생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다.

 

 

1. 전역 코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬한다. (전역 변수 x와 전역 함수 foo는 전역 실행 컨텍스트에 등록됨) ==> 전역 변수 x에 값이 할당되고, 전역 함수 foo가 호출됨

 

2. foo 함수 코드의 평가와 실행

전역 함수 foo가 호출되면 전역 코드 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권이 foo 함수 내부로 이동. 자바스크립트 엔진은 foo함수 내부의 함수 코드를 평가하여 foo함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트에 푸시. 이때 fo함수의 지역 변수 y와 중첩 함수 bar가 foo 함수 실행 컨텍스트에 등록됨. 이후 foo 함수 코드가 실행 되기 시작하여 지역 변수 y에 값이 할당되고 중첩 함수 bar가 호출됨.

 

3. bar 함수 코드의 평가와 실행

중첩 함수 bar가 호출되면 foo 함수 코드의 실행은 일시 중당되고 코드의 제어권이 bar 함수 내부로 일동한다. 자바스크립트 엔진은 bar 함수 내부의 함수 코드를 평가하여 bar 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다. 이때 bar 함수의 지역 변수 z가 bar 함수 실행 컨텍스트에 등록된다 .이후 ,  bar 함수 코드가 실행되기 시작하여 지역 변수 z에 값이 할당되고 console.log 메서드를 호출한 이후 , bar 함수는 종료된다.

 

4. foo 함수 코드로 복귀

bar 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 foo 함수로 이동한다. 이때 자바스크립트 엔진은 bar 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거한다. 그리고 foo 함수는 더 이상 실행할 코드가 없으므로 종료됨

 

5. 전역 코드로 복귀

foo 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 전역 코드로 이동함. 이때 자바스크립트 엔진은 foo 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거함. 그리고 더 이상 실행할 전역 코드가 남아 있지 않으므로 전역 실행 컨테스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 싈행 컨테긋트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 된다.

 

 

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리함. 소스코드가 평가되면 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 쌓임.

실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨택스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다. 이를 실행 중인 실행 컨텍스트라 부름

 

렉시컬 환경

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

실행 컨텍스트 스택 : 코드 실행 순서 관리

렉시컬 환경 : 스코프와 식별자 관리, 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리함. 즉, 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체

 

실행컨텍스트 : LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성됨.

 

렉시컬 환경은 두 개의 컴포넌트로 구성됨

1. 환경 레코드 (Environment Record)

스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소. 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있음

2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 (OuterLexicalEnvironmentReference)

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 링크ㄷ ㅡ리스트인 스코프 체인을 구현함.

 

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

1. 전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성됨.( 전역 객체도 프로토타입 체인의 일원임)

 

2. 전역 코드 평가

 

1) 전역 실행 컨텍스트 생성

비어 있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시함. 

2) 전역 렉스컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩함.

 

2-1) 전역 환경 레코드 생성

전역변수를 관리하는 전역 스코프 , 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 제공함. 

var 키워드와 let,const 키워드로 선언한 전역 변수를 구분하여 관리하기 위해 전역 스코프 역할을 하는 전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구분되어 있음.

객체 환경 레코드 : var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 관리

선언적 환경 레도크 : let , const 키워드로 선언한 전역 변수 관리

2-1-1) 객체 환경 레코드 생성 

BindingObject 라고 불리는 객체와 연결함 . (전역 객체 생성에서 생성된 전역 객체)

전역 코드평가가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨.

var 키워드로 선언된 변수는 선언단계와 동시에 초기화 단계가 진행되는데, 전역 코드 평가 시점에서 객체 환경 레코드에  바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한 다음, 암묵적으로 undefined를 바인딩함.

함수 선언문으로 정의된 함수가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObejct를 통해 전역 객체에 키로 등록하고 생성된 함수 객체를 즉시 할당함

 

2-1-2) 선언적 환경 레코드 생성 

let과 const 키워드로 선언한 전역 변수  등록 및 관리함.

전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재하는데, 이를 전역 환경 레코드의 선언적 환경 레코드이다.

전역 객체의 프로퍼티가 되지 않기 떄문에, 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없고, 초기화 단계가 분리되어 진행되어서 런타임에 일시적 사각지대가 생김.

 

2-2) this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this 가바인딩됨. 일반적으로 전역 코드에서 this 는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩됨. 전역 코드에서 this 참조하면 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환됨.

전역 환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없다. ( 전역 환경레코드와 함수 환경 레코드에만 존재함)

 

2-3) 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

현재 평가중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경( 상위스코프)를 가리킴. 이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현함.

 

3. 전역 코드 실행

순차적으로 전역 코드가 실행됨. 식별자 결정이 진행되고, 식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작함( 선언된 식별자는 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록됨)

스코프 체인이 일어남.

 

4. foo함수 코드 평가

전역 실행 컨텍스트가 생성되고 전역 코드 실행 상황에서 그 다음 함수 호출함.

 

코드평가 순서

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

2. 함수 렉시컬 환경 생성

2-1. 함수 환경 레코드 생성

 함수 환경 레코드, 매개변수, arguments 객체, 함수 내부세어 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리함.

2.2 this 바인딩

 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩 됨.( 함수 호출 방식에 바인딩 될 객체가 결정됨)

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

 전역 코드에 정의된 전역 함수 경우에는 전역 코드 평가 시점에 평가됨.

렉시컬 스코프는 어디서 정의했는지 따라 상위 스코프가 결정되고, 함수 객체는 자신이 정의된 스코프를 기억함.

자바스크립트는 함수 정의를 평가하여 상위 스코프를  렉시컬 환경의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장함

 

5. foo함수 코드 실행

런티암에서 함수 소스코드를 순차적으로 실행함 내부 함수가 있으면 실행함. 이때 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자 검색을 시작함

 

6. bar 함수 코드평가

 

내부에 있는 bar함수로 코드 제어권이 이동함

 

7. bar 함수 코드평가

런타임이 되어 bar 함수의 소스코드가 순차적으로 실행됨.

1. console 시겹ㄹ자 검색

2. log 메서드 검색

3. 표현식 a+b+x+y+z 평가

스코프 체인에서 검색함

4. console.log메서드 호출

 

8. bar 함수 실행 종료

9. foo함수 실행 종료

10. 전역 코드 실행 종료

 

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

let, const 키워드로 선언한 변수는 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따름

let x = 1;

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

console.log(x); //1

if문의 코드 블록 내에서 let 키워드로 변수가 선언됨. ==> if문 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 함. 이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체함. 이떄 새롭게 생성된 코드 블록을 위한 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 if문이 실행되기 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킴.

.if 문 코드 블록 실행이 종료되면 if문의 코드 블록이 실행 되기 이전의 렉시컬 환겨응로 되돌림

for문에서 let 키워드를 사용한 for문은 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 코드 블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성함.