[Javascript] 실행 컨텍스트 (1)

SungWoo·2024년 10월 25일

자바스크립트 공부

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실행 컨텍스트는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다. 이를 바르게 이해하면 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩 된 값을 관리하는 방식과 호이스팅이 발생하는 이유, 클로저의 동작 방식, 그리고 테스크 큐와 함께 동작하는 이벤트 핸들러와 비동기 처리의 동작 방식 등을 이해할 수 있다.
실행 컨텍스트는 자바스크립트를 학습하는데 있어 가장 중요하면서도 어려운 개념이기도 하니 확실하게 알고 넘어가보자.

소스코드의 타입

소스코드(실행 가능한 코드)를 4가지 타입으로 구분하는 이유는 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

1. 전역 코드(gobal code)

전역에 존재하는 소스코드를 말한다. (전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.)
전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야한다.
var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다.
전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

2. 함수 코드(function code)

함수 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. (함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.)
함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다.
생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다.
함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

3. eval 코드(eval code)

빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다.
eval 코드는 strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다.
eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

4. 모듈 코드(module code)

모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. (모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.)
모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.
모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

모든 소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치며 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
즉, 자바스크립트 엔진은 소스코드를 "소스코드의 평가"와 "소스코드의 실행" 과정으로 나누어 처리한다.

실행 컨텍스트(Execution Context)

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

실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 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.

콜 스택(Call Stack, Execution Context Stack)

실행 컨텍스트를 관리하는 자료 구조

콜 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.
콜 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다.

렉시컬 환경(Lexical Environment)

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

실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트
렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 한다.

렉시컬 환경은 다음과 같이 두개의 컴포넌트로 구성된다.

1. 환경 레코드(Environment Record)

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

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

외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다.
↪ 상위 스코프: 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경
외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정 (1)

var x = 1;
const y = 2;

function outer (a) {
	var x = 3;
    const y = 4;
    
    function inner (b) {
    	const z = 5;
        console.log(a + b + x + y + z);
    }
    inner(10);
}

outer(20); // 42

Step 1. 전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다.
이때 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작 환경에 따라 클라이언트 사이트 Web API 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.
전역 객체도 Object.prototype을 상속받는다.

Q. 전역 객체는 최상위 객체인데 왜 상속을 받는가?
전역 객체가 최상위 객체라는 것은 프로토타입 상속 관계상에서 최상위 객체라는 의미가 아니라, 전역 객체 자신은 어떤 객체의 프로퍼티도 아니며 객체의 계층적 구조상 표준 빌트인 객체와 호스트 객체를 프로퍼티로 소유한다는 것을 의미하기 때문이다.

Step 2. 전역 코드 평가

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

먼저 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 콜 스택에 푸시한다.

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

2-1. 전역 환경 레코드 생성

기존의 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 빌트인객체를 관리한다.
선언적 환경 레코드는 let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리한다.

1) 객체 환경 레코드 생성

객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체와 연결된다.
전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 등록된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.
이때 등록된 식별자를 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에서 검색하면 전역 객체의 프로퍼티를 검색하여 반환한다.

여기서 x 변수는 var 키워드로 선언한 변수로 '선언 단계'와 '초기화 단계'가 동시에 진행된다.
즉, 변수 선언문 이전에 참조하면 undefined를 반환한다.
함수 선언문으로 정의한 함수가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 키로 등록하고 생성된 함수 객체를 즉시 할당한다.
즉, 함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있다.

2) 선언적 환경 레코드 생성

let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재하게 되는데 여기서 말하는 개념적인 블록이 바로 선언적 환경 레코드이다.
let, const 키워드로 선언한 변수는 '선언 단계'와 '초기화 단계'가 분리되어 진행된다. 변수 호이스팅이 발생하는 것은 변함이 없지만, 런타임에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대(TDZ)에 빠지기 때문에 참조할 수 없다.