실행 컨텍스트는 자바스크립트의 동작 원리를 담은 핵심 개념입니다.
앞으로 다룰 클로저의 동작방식, 호이스팅 발생 이유, 태스크 큐와 함께 동작하는 이벤트 핸들러와 비동기 처리방식을 쉽고, 확실하게 이해하려면 실행 컨텍스트를 확실하게 이해하고 넘어가야 합니다..
쉽지 않고 내용도 많지만, 한번 해치워 보죠!
소스코드의 타입
ECMAScript는 소스코드를 4가지타입으로 구분합니다.
- 전역 코드(Global code) 전역에 존재하는 (전역에 정의된 함수, 클래스의 내부를 제외한)소스코드
- 함수 코드(Function code) 함수 내부에 존재하는 (중첩된 함수, 클래스의 내부를 제외한) 소스코드
- eval코드 (Eval code) 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
- 모듈 코드 (Module code) 모듈 내부에 존재하는 (모듈 내부 함수, 클래스를 제외한) 소스코드
소스코드를 구분하는 이유는
각 소스코드 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하고 관리하는 과정이 다르기 때문입니다.
각 코드는 평가 이후 실행 컨텍스트가 생성됩니다.
전역 코드
전역 코드는 전역 스코프를 생성해 전역변수를 관리합니다.
var키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩 하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결 되어야 합니다.
함수 코드
함수 코드는 지역 스코프를 생성하고, 지역 변수, 매개 변수, arguments객체를 관리해야합니다.
생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야합니다.
eval 코드
eval코드는 strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성합니다.
모듈 코드
모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성합니다.
소스코드의 평가와 실행
자바스크립트 엔진은 소스코드를 소스코드의 평가와 소스코드의 실행 2개의 과정으로 나누어 처리합니다.
소스코드 평가
실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 선언문이 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록합니다.
소스코드 실행
소스코드 평가과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행됩니다. (런타임)
이때 실행에 필요한 정보(변수, 함수의 참조)는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득합니다.
그리고 변수값의 변경과 같은 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록됩니다.
const x = 1;
const y = 2;
function foo(a) {
const x = 10;
const y = 20;
console.log(a + x + y);
}
foo(100);
console.log(x + y);위에 있는 코드로 예시를 들겠습니다!
전역코드 평가
전역 코드 평가 과정을 거치며 선언문이 먼저 실행된다.
그결과 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역스코프에 등록된다.
전역 코드 평가 괒
전역코드 실행
평가가 끝나면 런타임이 시작되어 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.
함수코드 평가
함수 호출에 의해 코드 실행순서가 변경되어 함수 내부로 진입한다.
이때 함수 실행 이전에 함수코드를 평가하면서 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고,
그 결과가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다.
또한 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고,
this 바인딩도 결정된다.
함수코드 실행
런타임이 시작되고, 매개변수와 지역변수에 순차적으로 값이 할당된다.
cosole.log 메서드를 호출하기 위해 console을 스코프 체인을 통해 검색한다.
이를 위해 함수코드의 지역 스코프는 상위스코프인 전역 스코프와 연결되어야 한다.
하지만 console 식별자는 스코프 체인에 등록되어 있지 않고 전역 객체에 프로퍼티로 존재한다.
다음으로 log메서드를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다.
다음 표현식 a+x+y를 평가한다.
코드가 실행되려면 다음과 같은 스코프, 식별자, 코드 실행순서 등의 관리가 필요합니다.
- 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프를 구분하여 등록하고 상태변화를 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 변경할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야한다.
실행 컨텍스트가 바로 이 모든 것들을 관리합니다.
📌 실행 컨택스트소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역
식별자를 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.
실행 컨텍스트 스택(Call Stack)
const x = 1;
function foo() {
const y = 2;
function bar() {
const z = 3;
console.log(x + y + z);
}
bar();
}
foo();위 코드는 전역 코드와 함수 코드로 이루어져 있습니다.
자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가하고 전역 실행 컨텍스트를 생성하고,
함수코드를 평가하고 함수 실행 컨텍스트를 생성합니다.
이때 생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리하고 이를 실행 컨텍스트 스택(또는 Call Stack)이라고 부른답니다.
렉시컬 환경
렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조이자,
실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트입니다.
렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩 된 값을 관리합니다.
실행 컨텍스트는 Lexical Environment 컴포넌트와 Variable Environment 컴포넌트로 구성된다.
모딥다에서는 정적모드와 eval, try/catch와 같은 특수한 상황은 제외하고,
Lexical Environment와 Variable Environment 컴포넌트도 구분하지 않고,
하나의 렉시컬 환경으로 통일해 설명한다.
렉시컬 환경은 두개의 컴포넌트로 구성됩니다.
환경 레코드(Environment Record)
스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩 된 값을 관리하는 저장소,
환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있습니다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Reference)
외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킵니다.
이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말합니다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현합니다.
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);이 코드를 이용해서 실행 컨테스트의 전체적인 흐름을 알아봅시다!!
전역 객체 생성
전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성됩니다.
이때 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역함수, 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작환경 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함합니다.
전역 코드 평가
📌 전역 코드 평가 순서
-
전역 실행 컨텍스트 생성
-
전역 렉시컬 환경 생성
전역 환경 레코드 생성
- 객체 환경 레코드 생성
- 선언적 환경 레코드 생성
this바인딩
외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
생성된 전역 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경
1. 전역 실행 컨텍스트 생성
비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 스택에 푸쉬합니다.
이때 전역 실행 컨텍스트는 스택의 최상위 (실행중인 실행 컨텍스트)가 됩니다.
2. 전역 렉시컬 환경 생성
전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩합니다.
2-1 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 제공합니다.
전역환경레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있습니다.
2-1) 1. 객체 환경 레코드 생성
전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의돈 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.
이때 등록된 식별자를 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에서 검색하면 전역 객체의 프로퍼티를 검색후 반환합니다.
이것이 var 키워드로 선언된 전역변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수가 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 되고, 전역 객체를 가리키는 식별자(window)없이 객체의 프로퍼티를 참조 할 수 있는 메커니즘입니다.
호이스팅
var키워드로 선언한 변수와 var키워드로 선언한 변수에 할당한 함수 표현식은 코드 평가 단계에서 정의 및 초기화가 진행됩니다.
함수 선언문으로 정의한 함수가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 객체 환경 레코드에 바인딩 된
BindingObject를 통해 전역 객체에 키로 등록하고 생성된 함수 객체를 즉시 할당합니다.
(그래서 호이스팅으로 선언된 함수는 선언문 이전에도 호출할 수 있는 거랍니다..)
2-1) 2. 선언적 환경 레코드 생성
let, const로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리됩니다.
(따라서 객체 환경 레코드에 선언된 다른 변수와는 다르게 window.y로 호출할 수 없습니다.)
일시적 사각지대
const와 let키워드로 선언한 변수는 선언 단계와 초기화 단계가 분리되어 진행되기 때문에 소스코드 평가단계에서 선언적 환경 레코드에 해당 변수의 이름을 키값으로 한 프로퍼티가 등록되고, 초기화 되지 않아 아무런 값이 바인딩 되지 않았기 때문에 변수에 접근할 수 없습니다.
2-2. this 바인딩
전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩 됩니다.
일반적으로 전역 코드에서 this는 전역 객체이므로 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯은 전역 객체가 바인딩됩니다.
2-3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조
외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 평가중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경 즉 상위 스코프를 가르킵니다.
하지만 전역코드를 포함하는 외부 소스코드는 없으므로 null이 할당됩니다.
전역코드 실행
이제 전역코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
변수 할당문이 실행되어 전역 변수 x,y에 값이 할당된다. 그리고 foo함수가 호출됩니다.
변수 할당문, 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수, 또는 함수 이름이 선언된 식별자인지 확인해야 합니다.
또한 같은 이름의 식별자가 다른 스코프에 존재할 수 있으므로 참조할 식별자를 구분해야 합니다.
이것을 식별자 결정이라고 합니다.
현재 실행중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트이므로 전역 렉시컬 환경에서 식별자 x, y, foo를 검색하기 시작한다. 만약 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경(상위 스코프)으로 이동하여 식별자를 검색합니다.
아하! 이게 스코프체인의 동작 원리군요!
전역 렉시컬 환경은 스코프체인의 종점이므로 전역 렉시컬 환경에서 검색할 수 없는 식별자는 참조 에러를 발생시킵니다.
(그놈의 Reference Error…)
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 직전foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 foo함수 내부로 코드의 제어권이 이동하고, 함수 코드를 평가하기 시작합니다.
📌 함수코드 평가 순서- 함수 실행 컨텍스트 생성
- 함수 렉시컬 환경 생성
함수 환경 레코드 생성
this바인딩
외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
1. 함수 실행 컨텍스트 생성
함수 실행컨텍스트를 생성하여 렉시컬 환경을 만든 후 실행 컨텍스트에 푸쉬합니다.
2. 함수 렉시컬 환경 생성
foo 함수의 렉시컬 환경을 생성하고 실행 컨텍스트에 바인딩 합니다.
함수의 렉시컬 환경에서도 마찬가지로 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에대한 참조 2개의 컴포넌트로 구성됩니다.
2-1 함수 환경 레코드 생성
함수 환경 레코드는 매개변수, arguments객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리합니다.
2-2) this 바인딩
함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩 된다. 이때 함수 호출 방식에 따라 결정됩니다.
여기서는 일반 함수를 호출 했으므로 전역 객체가 바인딩됩니다.
2-3) 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
해당 함수의 정의가 평가된 시점에 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당됩니다.
foo함수는 전역에 정의된 전역함수 이고, 전역 코드 평가 시점에 평가 되었기 때문에 평가 시점의 실행중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트입니다.
자바스크립트는 함수를 어디서 호출 했는지가 아닌 어디서 정의 했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다.
그리고 함수 객체는 자신이 정의된 스코프, 즉 상위 스코프를 기억한다.
자바스크립트는 함수의 상위 스코프를 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장합니다.
함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당되는 것은
바로 상위 스코프를 가리키는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조입니다.
함수 코드의 실행
함수 코드 평가가 끝나면 런타임이 실행되어 순차적으로 모든 코드가 실행됩니다.
1. console 식별자 검색
cosole.log 메서드를 호출하기 위해 console을 스코프 체인을 통해 검색합니다.
console 식별자는 객체 환경 레코드의 BingObject를 통해 전역 객체에서 찾을 수 있습니다.
2. log 메서드 검색
이제 console식별자에 바인딩 된 객체에서 log메서드를 검색합니다.
3. 표현식 a + b + x + y + z의 평가
각 변수들을 스코프체인을 통해 검색하고, 참조합니다.
a는 foo 함수 렉시컬 환경에서,
b와 z는 bar함수 렉시컬 환경에서,
x와 y는 foo 함수 렉시컬 환경에서 검색됩니다.
함수 코드 실행 종료
더 이상 실행할 코드가 없다면 함수 코드의 실행이 종료됩니다.
이때 스택에서 해당 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거되고 그 다음 스택에 최상위 실행 컨텍스트가 실행중인 실행 컨텍스트가 됩니다.
실행 컨텍스트가 스택에서 제거되었다고, 바로 함수 렉시컬 환경까지 소멸되는 것은 아닙니다.
렉시컬 환경은 실행 컨텍스트에 의해 참조 되지만 독립적인 객체이기 때문에 함수 렉시컬 환경이 더이상 참조되지 않을 때 까지 소멸하지 않습니다.
전역 코드 실행 종료
모든 전역 코드의 실행이 종료된 후 전역 실행 컨텍스트도 종료되어 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지 않게 됩니다.
실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프
let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록레벨 스코프를 따릅니다.
let x = 1;
if (true) {
let x = 10;
console.log(x); // 10
}
console.log(x); // 1위 코드에서 조건문이 실행되면 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체합니다.
코드 블록의 실행이 종료되면 원래의 렉시컬 환경으로 되돌립니다.
이는 모든 블록문에 적용됩니다.
for문의 변수 선언문에 let키워드를 사용하면, 반복해서 실행될 때마다 코드 블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 만듭니다.
만약 for문의 코드 블록 내에서 정의된 함수가 있다면 이 함수의 상위 스코프는 for문의 코드 블록이 생성한 렉시컬 환경입니다.
이때 함수의 상위 스코프는 for문의 코드블록이 반복해서 실행될 때마다 식별자의 값을 유지해야합니다.
이를 위해 for문의 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 독립적인 렉시컬 환경을 생성하여 식별자의 값을 유지합니다.
이는 나중에 나오는 클로져에서 더 다루어 보도록 하죠!
🧹정리하기
후… 너무 어렵습니다…. 실행 컨텍스트
그래도 글을 쓰려고 3회독하고, 여러가지 강의도 보다 보니 어느정도 이해가 가네요.
이제 실행 컨텍스트 단어가 나와도 두렵지 않습니다!
그럼이만…
