[모던 자바스크립트 Deep Dive] 23장. 실행 컨텍스트

윤상준·2022년 12월 23일
JavaScript모던 자바스크립트 Deep Dive
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자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념.

23.1 소스코드의 타입

ECMAScript는 소스 코드를 4가지 타입으로 구분.

소스코드의 타입설명
전역 코드 (Global Code)전역에 존재하는 소스코드.
함수 코드 (Function Code)함수 내부에 존재하는 소스코드.
eval 코드 (Eval Code)빌트인 전역 함수인 Eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드.
모듈 코드 (Module Code)모듈 내부에 존재하는 소스코드.

1. 전역 코드

전역 변수를 관리하기 위해 전역 스코프 생성.

var 전역 변수와 함수 선언문의 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩.

2. 함수 코드

지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체 관리.

전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결.

3. Eval 코드

strict mode (엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성.

4. 모듈 코드

모듈 별로 독자적인 모듈 스코프를 생성.

각 코드는 각자만의 실행 컨텍스트를 생성.

23.2 소스코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 소스코드를 “평가” 및 “실행”, 2가지 과정으로 처리.

소스코드의 평가

실행 컨텍스트를 생성.

변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행.

생성된 변수나 함수 식별자를 Key로, 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록.

소스코드의 실행 (런타임, Runtime)

선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행.

변수나 함수의 참조 등 소스코드 실행에 필요한 정보는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색하여 취득.

스코프의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록.

예시

var x = 1;

var x;
x = 1;
  • 소스 코드 평가 과정에서 변수 선언문 var x;가 먼저 실행.
  • 변수 식별자 x는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined로 초기화.
  • 소스 코드 실행 과정에서 변수 할당문 x = 1;만 실행.
  • x 변수에 값을 할당하려면 먼저 x 변수가 선언된 변수인지 확인.
  • 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되어있는지 확인.
  • 선언된 변수라면 값을 할당하고 할당 결과를 실행 컨텍스트에 등록하여 관리.

23.3 실행 컨텍스트의 역할

예시

// 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

선언문만 먼저 실행하여 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록.

var 변수와 함수 선언문의 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티 및 메서드로 등록.

2. 전역 코드 실행

런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행.

전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출.

함수가 호출되면 전역 코드 실행이 멈추고 해당 함수 내부로 진입.

3. 함수 코드 평가

매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행.

실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록.

함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록.

this 바인딩 결정.

4. 함수 코드 실행

런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행.

매개변수와 지역 변수에 값이 할당.

console.log() 메서드 호출.

식별자 console을 스코프 체이닝으로 검색하여 전역 객체의 프로퍼티까지 접근.

전역 객체 중 console 객체의 log 프로퍼티를 검색. (프로토타입 체인)

인수 a, x, y를 전달하여 console.log(a + x + y); 실행.

5. 함수 코드 종료

함수 코드 실행이 종료되고 다시 전역 코드 실행을 재개.

코드가 실행되려면 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요.

  1. 선언된 모든 식별자 (변수, 함수, 클래스 등)을 스코프를 구분하여 등록. 상태 변화를 지속적으로 관리.
  2. 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성.
  3. 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경하고 다시 되돌아올 수 있어야 한다.

실행 컨텍스트

  • 소스 코드 실행에 필요한 환경을 제공.
  • 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역.
  • 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘.
  • 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리.
  • 식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 관리.
  • 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리.

23.4 실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트는 스택 (Stack) 자료 구조로 관리.

실행 중인 실행 컨텍스트 (Running Execution Context)
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트.

const x = 1;

function foo () {
  const y = 2;

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

foo(); // 6

1. 전역 코드의 평가와 실행

전역 실행 컨텍스트가 생성되고, 실행 컨텍스트 스택에 푸시.

2. foo 함수 코드의 평가와 실행

foo 함수가 호출되어 전역 코드 실행이 중단되고, 코드의 제어권 (Control)이 foo 함수 내부로 이동.

foo 함수 실행 컨텍스트가 생성되고, 실행 컨텍스트 스택에 푸시.

3. bar 함수 코드의 평가와 실행

중첩 함수 bar가 호출되면 코드의 제어권이 bar 함수 내부로 이동.

bar 함수 실행 컨텍스트가 생성되고, 실행 컨텍스트 스택에 푸시.

console.log()가 실행되고 bar 함수는 종료.

4. foo 함수 코드로 복귀

코드의 제어권은 foo 함수로 이동.

bar 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거.

foo 함수 종료.

5. 전역 코드로 복귀

코드의 제어권은 전역 코드로 이동.

foo 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거.

전역 코드도 종료되어 실행 컨텍스트에서 제거.

23.5 렉시컬 환경

식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조.

스코프와 식별자를 관리.

  1. 환경 레코드 (Environment Record)

    스코프에 포함된 식별자와 바인딩된 값을 관리하는 저장소.

  2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 (Outer Lexical Environment Reference)

    해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경에 대한 참조.

    스코프 체이닝을 위해 필요.

23.6 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

23.6.1 전역 객체 생성

전역 코드가 평가되기 이전에 생성.

빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체, Web API 등이 포함.

Object.prototype을 상속받는 자식 객체.

23.6.2 전역 코드 평가

  1. 전역 실행 컨텍스트 생성.
  2. 전역 렉시컬 환경 생성.
    2.1. 전역 환경 레코드 생성.
    2.1.1 객체 환경 레코드 생성.
    2.1.2 선언적 환경 레코드 생성.
    2.2. this 바인딩.
    2.3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정.

1. 전역 실행 컨텍스트 생성.

비어있는 전역 실행 컨텍스트가 생성되어 실행 컨텍스트 스택에 추가.

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경이 생성되어 전역 실행 컨텍스트에 바인딩.

렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성.

2.1. 전역 환경 레코드 생성

var 전역 변수, 함수 선언문의 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 객체 등은 객체 환경 레코드 (Object Environment Record)에 저장.

let, const 전역 변수는 선언적 환경 레코드 (Declarative Environment Record)에 저장.

2.1.1. 객체 환경 레코드 생성

객체 환경 레코드는 전역 객체인 BindingObject와 연결.

BindingObject는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결되어있음.

var 전역 변수와 함수 선언문의 전역 함수는 BindingObject를 통해 전역 객체에 저장된 후 암묵적으로 undefined로 초기화. (변수 호이스팅이 발생하는 원인)

2.1.2. 선언적 환경 레코드 생성

let, const 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록.

전역 객체에 저장되지 않기 때문에 전역 객체의 프로퍼티로 참조가 불가능.

선언과 초기화가 분리되어 진행.

이 과정을 일시적 사각지대 (Temporal Dead Zone, TDZ) 라고 한다.

2.2. this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩되고 전역 객체를 가리킴.

따라서 전역 공간에서 this를 참조하면 전역 객체가 반환.

2.3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

현재 평가 중인 소스 코드의 외부 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프를 참조.

23.6.3 전역 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);
}

foo(20);

변수 또는 함수를 실행하기 위해 현재의 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색. (식별자 결정, Identifier Resolution)

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

전역 코드 실행을 중단하고 foo 함수 내부로 이동.

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

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

함수 실행 컨텍스트가 생성되어 실행 컨텍스트 스택에 Push. (실행 중인 컨텍스트)

2. 함수 렉시컬 환경 생성

2.1. 함수 환경 레코드 생성

매개변수, arguments 객체, 함수 내부의 지역 변수 및 중첩 함수 등록.

2.2. this 바인딩

함수 환경 레코드에 this를 바인딩.

함수가 호출되는 위치에 따라 this에 바인딩 되는 객체가 달라짐.

함수 foo는 전역 공간에서 호출되었기 때문에 전역 객체가 바인딩.

2.3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

foo 함수의 상위 스코프를 다루는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경과 연결.

(함수 foo는 전역 객체와 연결)

23.6.5 foo 함수 코드 실행

foo 함수 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색.

검색된 식별자에 값을 바인딩.

23.6.6 bar 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); // ← 호출 직전
}

foo(20);

변수 z에 매개 변수 값 할당.

console.log() 실행을 위해 스코프 체이닝을 통해 전역 객체에서 console 객체를 검색.

console 객체의 log 메서드를 검색.

console.log에 a + b + x + y+ z 값을 전달하여 최종 실행.

23.6.8 bar 함수 코드 실행 종료.

실행 컨텍스트 스택에서 Pop 되어 제거되고 foo 함수 실행 컨텍스트가 다시 실행.

23.6.9 foo 함수 코드 실행 종료.

실행 컨텍스트 스택에서 Pop 되어 제거되고 전역 실행 컨텍스트가 다시 실행.

23.6.10 전역 코드 실행 종료.

실행 컨텍스트 스택에서 Pop 되어 제거되고 실행 컨텍스트 스택은 빈 공간이 됨.

23.7 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

let x = 1;

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

console.log(x); // 1

if 문, for 문 등의 블록이 실행되면, 이 블록 만을 위한 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경이 생성되고 기존의 렉시컬 환경을 교체.

블록이 종료되면 다시 이전의 렉시컬 환경으로 복귀.

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