JavaScript) 실행 컨텍스트

iamokian·2022년 4월 30일

JavascriptDeepDive

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실행 컨텍스트

실행 컨텍스트는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다. 실행 컨텍스트를 바르게 이해하면 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 방식과 호이스팅이 발생하는 이유, 클로저의 동작방식, 그리고 태스크 큐와 함께 동작하는 이벤트 핸들러와 비동치 처리의 방식을 이해할 수 있다.

👀 테스크 큐?
비동기 함수의 콜백 함수나 이벤트 핸들러가 일시적으로 보관되는 영역.

1. 소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분하며 실행 컨텍스트를 생성한다. 이를 4가지 타입으로 구분하는 이유는 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

전역 코드
전역에 존재하는 소스코드를 말한다. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드에는 포함되지 않음. 전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 전역 스코프를 생성하고 var키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결. 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성됨.
함수 코드
함수 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다. 지역스코프를 생성하고 지역변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야함. 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야함. 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성됨.
eval 코드
빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다. sritc mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성됨.
모듈 코드
모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부코드는 포함되지 않는다. 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성. 모듈 실행 컨텍스트가 생성됨.

2. 소스코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정인 “소스코드의 평가”와 “소스코드의 실행” 과정으로 나누어 처리한다.

소스코드 평가 과정에서는?

실행 컨텍스트를 생성. 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록.
소스코드 실행 과정에서는?

소스코드의 평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작.(런타임이 시작) 이때 소스코드 실행에 필요한 정보, 변수나 함수의 참조를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득. 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록된다.

3. 실행 컨텍스트의 역할

선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스등)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 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 한다.

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

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

4. 실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다. 소스코드가 평가되면 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 쌓인다. 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행중인 코드의 실행 컨텍스트다. 따라서 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트라 부른다.

5. 렉시컬 환경

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

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. 환경레코드
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 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

6. 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드블록을 지역 스코프로 인정하는 블록레벨 스코프를 따른다.

let x = 1;

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

console.log(x); // 1

if 문의 코드 블록이 실행되면 if 문의 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 한다. 이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체한다. 이때 새롭게 생성된 if 문의 코드 블록을 위한 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 if 문이 실행되기 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킨다.

이는 if 문뿐 아니라 블록 레벨 스코프를 생성하는 모든 블록문에 적용된다.