실행컨텍스트

소스코드의 타입

• 전역 코드 : 전역에 존재하는 소스코드를 말한다. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
• 함수 코드 : 함수 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
• eval 코드 : 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다.
• 모듈 코드 : 모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

위와 같이 소스코드를 4가지로 구분하는 이유는 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

소스코드의 평가와 실행

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

1. 소스코드 평가
   실행컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프인 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록한다.

2. 소스코드 실행
   선언문을 제외한 소스코드를 실행하는 런타임이 시작된다. 소스코드 실행에 필요한 정보를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색하여 취득한다. 그 후 코드 실행 결과로 인한 값의 변경 등을 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록한다.
   

실행컨텍스트 스택

실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리되게 되는데 이를 실행 컨텍스트 스택이라고 한다.
실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리하는데, 코드를 실행하면 코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트 스택에는 실행 컨텍스트가 추가되고 제거된다.
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트이며 실행 중인 실행 컨텍스트라 부른다.

const x = 1;

function foo () {
	const y = 2;
    
  function bar () {
  	const x= 3;
    console.log(x + y + z);
  }
  bar();
}
foo(); // 6

렉시컬 환경

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트다. 실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 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.

환경 레코드 : 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소. 환경 레코드는 소스코드 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 실행컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

실행컨텍스트의 생성, 식별자 검색 과정

전역 객체 생성

전역 코드가 평가되기 전에 전역 객체가 생성된다. 전역 객체는 빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 포함한다. 그리고 동작 환경에 따라 WebAPI 또는 호스트 객체를 포함한다.

❓호스트 객체 : window, global 등 호스트 환경에서 정의된 객체.

전역 코드 평가

소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가한다.

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트에 푸시한다.

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에 바인딩한다.

• 2-1 전역 환경 레코드 생성
  전역 환경 레코드는 전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 제공한다.
  즉, 이론상 하나의 레코드이지만, 실제로는 객체 환경 레코드와 선언 환경 레코드로 구성된다.

• 객체 환경 레코드
  기존의 전역 객체가 관리하던 var 키워드로 선언한 전역변수와 함수 선언문으로 정의한 전역함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역함수, 표준 빌트인 객체를 관리한다.

  객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체와 연결된다.

  ❓ BindingObject는 전역객체 생성에서 생성된 전역객체

  전역 코드 평가 시점에 객체 환경레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록후 암묵적으로 undefined를 바인딩한다.
  그렇기에 var 키워드로 선언한 변수는 코드 실행 단계에서 변수 선언문 이전에도 참조할 수 있다.
  변수 선언문 이전에 참조한 변수의 값은 언제나 undefined며 var 키워드로 선언한 변수에 할당한 함수표현식도 이와 동일하게 동작한다. 이것이 변수 호이스팅이 발생하는 원인이다.

  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. 이것이 변수호이스팅과 함수 호이스팅의 차이다.
  그렇기 때문에 함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있다.

• 선언적 환경 레코드
  let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리한다.
  let, const키워드로 선언한 전역변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않기 때문에 window 같이 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없다.
  또한 선언과 초기화 단계가 분리되어 진행하기때문에 런타임 실행흐름이 변수 선언문에 도달하기 전까지 TDZ에 빠지게 된다.

• this 바인딩
  전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩 된다. 일반적으로 전역 코드에서 this는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환된다.

  전역 환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없다. this 바인딩은 전역환경 레코드와 함수환경 레코드에만 존재한다.
  

• 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
  외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프를 가리킨다. 이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

전역 코드 실행

전역 코드 평가가 끝나면 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.
변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자를 확인해야 한다.
동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러개 존재할 수 있으므로 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요거 있다.
이것을 식별자 결정이라고 한다.

함수 코드 평가

전역 코드가 실행 되어 함수를 호출하기 직전의 상황을 가장하여 설명하겠다.
전역코드가 실행 되고 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다.
그리고 함수 코드를 평가하기 시작한다.

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

함수 실행 컨텍스트를 생성하고, 생성된 함수 실행 컨텍스트는 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스택에 푸시된다.

2. 함수 렉시컬 환경 생성

함수 렉시컬 환경을 생성하고 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다. 렉시컬 환경을 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성된다.

• 함수 환경 레코드 생성
  함수 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트 중 하나인 함수환경 레코드는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩함수를 등록하고 관리한다.

• this 바인딩
  함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다. [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩될 객체는 this에서 살펴봤듯이 함수 호출 방식에 따라 결정된다.

• 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
  자바스크립트 엔진은 함수의 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경, 즉 함수의 상위 스코프를 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한다. 함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당되는 것은 바로 상위 스코프를 가리키는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조다.

함수 코드 실행

함수 코드 평가가 끝나면 런타임이 실행되어 소스코드 순차적으로 실행된다.
이때 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작하며 검색된 식별자에 값을 바인딩한다.

함수 코드의 실행 종료

더 이상 실행할 코드가 없다면 함수 코드의 실행이 종료된다.
이때 실행 컨텍스트 스택에서 해당 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거되고 상위 실행 컨텍스트가 실행 중이 실행 컨텍스트가 된다.

실행 컨텍스트가 스택에서 해당 함수의 실행 컨텍스트가 제거되었다고 해서 함수 렉시컬 환경까지 즉시 소멸하는 것은 아니다. 렉시컬 환경은 실행 컨텍스트에 의해 참조되지만 독립적인 객체다. 객체를 포함한 모든 값이 다른 어딘가에서 완전 참조되지 않을때 비로소 소멸한다.

전역 코드 실행 종료

모든 전역 안의 코드와 함수까지 실행이 종료된 후 전역 실행 컨텍스트도 종료되어 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지 않게 된다.

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

let x = 1;

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

console.log(x); // 1

Let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

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.

이후 if문의 코드 블록의 실행이 종료되면 if 문의 코드 블록이 실행되기 이전의 렉시컬 환경으로 되돌린다. 이는 if문 만이 아니라 블록 레벨 스코프를 생성하는 모든 블록문에 적용된다.