23장 실행 컨텍스트

소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분한다.

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

4가지 타입으로 구분하는 이유는?

소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

전역 코드

전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프는 전역 스코프를 생성해야한다. 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메소드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다. 이를 위해 전역 코드가 평가될 때 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

함수 코드

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

eval 코드

eval 코드는 strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다. 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

모듈 코드

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

소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치며, 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.

소스코드 평가 요청(req)이 오면, 필요한 정보를 기반으로 실행 후 그 결과를 응답(res)으로 반환한다.

// [예제23-01]

// 소스코드 평가과정에서 변수 선언문을 실행, 
var x; 

// 소스코드 평가과정이 끝나면 소스코드 실행 과정이 시작된다.
// 이때 할당을 해주기 위해서 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 x 변수가 선언이 되었는지
// 확인을 한다. 평가과정에서 선언문이 실행되어 등록된 변수인걸 확인.

// 선언되었다면 값을 할당하고 결과를 실행 컨텍스트에 등록하여 관리한다.
x = 1;

실행 컨텍스트의 역할

// [예제 23-02]

// 전역 변수 선언
const x = 1;
const y = 2;

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

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

// 함수 호출
foo(100);

// 메소드 호출
console.log(x + y);

전역 코드 평가

전역 코드를 실행하기전 소스 코드 평가과정이 시작된다. 선언문이 먼저 실행이 되고 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 메소드가 된다.

전역 코드 실행

전역 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 실행된다. 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다. 만약 함수가 호출이 된다면 순차적으로 실행되던 전역 코드를 중지하고 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

함수 코드 평가

내부의 문들을 실행하기에 앞서 함수 평가 과정을 거치며 실행하기 위한 준비를 한다. 이때 선언문들이 실행이 되고 그 결과 매개변수와 지역변수가 관리하는 지역 스코프에 등록된다.

함수 코드 실행

함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 실행된다. 이때 매개변수와 지역 변수에 값이 할당이 되고 console.log 메소드가 호출된다.

console.log를 실행 하기 위해 먼저 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색 이후 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다.

이후 표현식 a + x + y 가 평가된다. a, x, y 식별자는 스코프 체인을 통해 검색한다.

이처럼 코드가 실행되려면 다음과 같이 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

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.
스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색할 수 있어야 한다.
현재 실행중인 코드의 실행 순서를 변경(예를 들어, 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 한다.

실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스등의 이름)를 등록하고관리하는 스코프와 코드 실행 순서관리를 구현한 내부 메커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.

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

실행 컨텍스트 스택

// [예제 23-03]

const x = 1;

function foo () {
	const y = 2;

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

foo(); // 6

자바스크립트 엔진은 먼저 전역코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성한다. 그리고 함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.

이때 생성된 실행 컨텍스트는 스택(stack) 자료구조로 관리된다. 이를 실행 컨텍스트 스택 라고 한다.

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다. 소스코드가 평가가 되면 실행 컨텍스트가 생성되고 해당 스택의 최상위에 쌓인다. 스택의 최상위의 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행중인 코드의 실행 콘텍스트 이다. 이를 실행 중인 실행 컨텍스트 라고 부른다.

렉시컬 환경

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

실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리한다.

환경 레코드
스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소다. 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있다.
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 스코프 체인을 구현한다.

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

// [예제 23-04]

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

전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다. 이때 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 그리고 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작 환경에 따라 클라이언트 사이드 Web API(DOM, BOM, Canvas, XMLHttpRequest, fetch … ) 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.

전역 객체도 Object.prototype을 상속 받는다. 즉, 전역 객체도 프로토타입 체인의 일원이다.

전역 코드 평가

소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가한다. 전역 코드 평가는 다음과 같은 순서로 진행된다.

전역 실행 컨텍스트 생성

먼저 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬한다. 이 전역 실행 컨텍스트는 스택의 최상위, 즉 실행중인 컨텍스트가 된다.

전역 렉시컬 환경 생성

Global Lexical Environment를 생성하고 전역 실행 컨텍스트와 연결한다.

전역 렉시컬 환경에는 특별한 상황을 전부 제외한다고 가정하고 2개의 컴포넌트로 구성되어 있는데, 첫 번째는 환경 레코드 두 번째는 외부 렉시컬 환경에 대한 참조이다.

전역 환경 레코드 생성

전역 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트인 전역 환경 레코드는 전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수 , 표준 빌트인 객체를 제공한다. 기존 var 키워드로 선언한 전역 변수와 ES6의 let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 구분하여 관리하기 위해 전역 스코프 역할을 하는 전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있다.

객체 환경 레코드는 기존의 전역 객체가 관리하던 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 관리하고, * *선언적 환경 레코드**는 let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리한다. 즉, 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드는 서로 협력하여 전역 스코프와 전역 객체를 관리한다.

객체환경 레코드 구성

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);

전역 환경 레코드를 구성하는 컴포넌트인 객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체와 연결된다.

BindingObject는 이는 "전역 객체 생성" 과정에서 생성된 전역 객체이다.

전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메소드가 된다.

2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

let x = 1;
if (true) {
    let x = 10;
    console.log(x);
}
console.log(x);

var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수 이외의 선언, 즉 let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리된다.

전역 변수 x는 let, const로 선언한 변수이므로 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않기 때문에 window.x 와 같이 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없다. 만약 const 키워드로 선언한 변수가 있다면 “선언 단계”와 “초기화 단계”가 분리되어 진행되기 때문에 런타임에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대에 빠지게 된다.

let, const 키워드는 변수 호이스팅이 발생하지 않나요?

// [예제 23-07]

let foo = 1; // 전역 변수

{
	// let, const 키워드로 선언한 변수가 호이스팅되지 않는다면 전역 변수를 참조해야 한다.
	// 하지만 let 키워드로 선언한 변수도 여전히 호이스팅이 발생하기 때문에
	// 참조 에러 (ReferenceError)가 발생한다.
	console.log(foo); // ReferenceError : Cannot access 'foo' before initialization
	let foo = 2; // 지역 변수
}

this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this 가 바인딩 된다. 전역 코드에서 this를 참조하면, 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩된 객체가 반환된다.

외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Envirorment Reference)는 현재 평가중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프를 가리킨다.

전역 코드 실행

전역 코드가 순차적으로 실행이 되고, 할당문이 실행, 함수가 호출이 된다. 변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자인지 확인해야 한다.

여기서 실별자는 스코프가 다르면 같은 이름을 가질 수 있다. 즉 동일한 이름이 여러 개 존재할 수도 있다는건데 따라서 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있다.

식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작한다. 만약 검색할 수 없으면 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색한다.

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

var 키워드와 다르게 let, const로 선언한 변수는 모든 코드블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

// [예제 23-11]

let x = 1;

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

console.log(x); // 1

if 문의 코드 블록 내에서 let 키워드로 변수가 선언되었다. 이에 if 문의 코드 블록이 실행되면 if 문의 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 한다.

이는 if 문뿐 아니라 블록레벨 스코프를 생성하는 모든 블록문에 적용이 된다.

for 문 같은 경우 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 코드 블록을 위해 새로운 렉시컬 환경을 생성한다. 만약 for 문의 코드 블록 내에서 정의된 함수가 있다면 이 함수의 상위 스코프는 for 문의 코드 블록이 생성한 렉시컬 환경이다.

Last modified: 28 December 2024