23장 실행 컨텍스트

실행 컨텍스트는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다.
실행 컨텍스트를 바르게 이해하면

• 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 방식
• 호이스팅이 발생하는 이유
• 클로저의 동작 방식
• 태스트 큐와 함께 동작하는 이벤트 핸들러와 비동기 처리의 동작 방식
  을 이해할 수 있다.

23.1 소스코드의 타입

자바스크립트는 4가지 소스코드 타입을 가지며, 각 실행 컨텍스트를 생성한다.

1. 전역 코드

전역에 존재하는 소스코드를 말한다.
전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다.
var키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조를 위해 전역 객체와 연결되어야 한다.
이를 위해서 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

2. 함수 코드

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.
그리고 생성할 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다.
이를 위해서 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

3. eval 코드

빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다.

strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다.
이를 위해서 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

4. 모듈 코드

모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다.
모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.
이를 위해서 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

23.2 소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거쳐 코드를 실행하기 위한 준비과정을 거친다.
소스코드는 소스코드의 평가와 소스코드 실행 단계의 과정으로 나누어 처리한다.

1. 소스코드 평가 과정 단계

실행 컨텍스트를 생성하고, 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록한다.

2. 소스코드 실행 단계

소스코드 평가 과정이 끝나면 비로소 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.
실행에 필요한 정보를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득한다.
그리고 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록한다.

// 예제 23-01
var x;
x = 1;

예제 23-01번 같은 경우
소스코드 평가 단계: 변수 선언문 var x를 먼저 실행해 식별자 x를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록하고 undefined로 초기화 한다.

소스코드 실행 단계: var x는 이미 코드 평가 과정에서 실행 완료 하였으니, 변수 할당문 x = 1만 실행된다. 이때 x의 변수에 값을 할당 하기 위해 먼저 x변수가 선언되었는지 확인한다. 등록 되어 있으니 값을 할당하고 할당 결과를 실행 컨텍스트에 다시 등록하여 관리한다.

23.3 실행 컨텍스트의 역할

// 예제 23-02
// 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

• 전역 코드를 실행하기 전에 전역 코드 평가 과정을 거쳐 전역 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
• const x; const y;와 같은 선언문만 먼저 실행한다.
• 이때 var키워드로 선언된 전역 변수와 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

2. 전역 코드 실행

• 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 코드가 순차적으로 실행된다.
• x = 1; y = 2;와 같이 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.
• foo(100);와 같이 함수가 호출되면 전역코드의 실행을 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

3. 함수 코드 평가

• 함수 내부로 진입하면 내부의 문들을 실행하기 전에 함수 코드 평가 과정을 거치며 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
• 매개변수(a)와 const x; const y;와 같은 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다.
• arguments객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고, this바인딩도 결정된다.

4.함수 코드 실행

• 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 코드가 순차적으로 실행된다.
• x = 10; y = 10;와 같이 매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고 console.log(a + x + y);메서드가 호출된다.
• console식별자는 스코프 체인을 통해 검색한다.(현재 스코프에 없으면 상위 스코프로 올라가서 검색 한다.)
• 다음은 log프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다.
• 그 후 console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식 a+x+y가 평가된다. 여기서 a,x,y 식별자는 스코프 체인을 통해 검색한다.
• console.log 메서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행이 종료되고 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드를 실행한다.

이러한 동작을 관리하기 위해 실행 컨텍스트가 필요하다.

실행 컨텍스트의 필요성

• 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프를 구분하여 등록하고 상태 변화를 지속적으로 관리할 수 있어야 한다.
• 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동해 검색할 수 있어야 한다.
• 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경할 수 있어야 한다. 다시 되돌아 가는것도 가능해야 한다.

실행 컨텍스트는 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.
삭별자와 스코프는 렉시컬 환경으로 관리하고 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

23.4 실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트 스택이란?
실행 컨텍스트를 스택 자료구조로 관리하는 것을 말한다.
실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.

1. 전역 코드의 평가와 실행

• 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.
• 이때 전역 변수 x와 전역 함수 foo는 전역 실행 컨텍스트에 등록된다.
• 이후 전역 코드가 실행되어 전역 변수 x에 값이 할당되고 전역 함수 foo가 호출된다.
  (주의할 점은 전역 함수의 내부코드는 포함하지 않는다는 점)

2.foo함수 코드의 평가와 실행

• foo함수가 호출되면 전역 코드의 실행은 중단되고 제어권이 foo함수 내부로 이동한다.
• foo함수 내부의 함수 코드를 평가하여 foo함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.
• 이때 지역변수 y와 중첩함수 bar가 foo함수 실행 컨텍스트에 등록된다.
• 이후 foo함수 코드가 실행되어 지역변수y에 값이 할당되고 중첩함수 bar가 호출된다.

3.bar함수 코드의 평가와 실행

• foo함수 코드의 실행은 일시 중단되고 제어권이 bar함수 내부로 이동한다.
• bar함수 내부의 함수 코드를 평가하여 bar함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬한다.
• 이때 bar함수의 지역 변수 z가 bar함수 실행 컨텍스트에 등록된다.
• 이후 bar함수 코드가 실행되어 지역 변수 z에 값이 할당되고 console.log 메서드를 호출 한 이후, bar함수가 종료된다.

4. foo 함수 코드로 복귀

• bar함수가 종료되면 코드 제어권은 다시 foo함수로 이동한다.
• 이때 자바스크립트 엔진은 bar함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 제거한다.
• 그리고 foo함수는 더 이상 실행할 코드가 없으므로 종료된다.

5. 전역 코드로 복귀

• foo함수가 종료되면 코드 제어권은 다시 전역 코드로 이동한다.
• 이때 자바스크립트 엔진은 foo함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 제거한다.
• 그리고 더 이상 실행할 전역 코드가 없으므로 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 제거된다.

이처럼 실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트이다.
따라서 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트라고 부른다.

23.5 렉시컬 환경

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

실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성된다.
이 책에서는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트도 구분하지 않고 렉시컬 환경으로 통일해 간략하게 설명한다.

렉시컬 환경은 두 개의 컴포넌트로 구성된다.
1. 환경 레코드
: 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소다.


2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조
: 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다.
 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다.

23.6 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

// 예제 23-04
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 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다.
전역 객체에는 빌드인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역함수, 표준 빌트인 객체가 구다되며 동작환경에 따라 클라이언트 사이드 Web API 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.
전역 객체도 최상위 객체인 Object.prototype을 상속받는다.

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
전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.
이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위, 즉 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.

2. 전역 렉시컬 환경 생성
전역 렉시컬 환경을 생성하고 실행 컨텍스트에 바인딩된다.

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.
이떄, let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재한다.
이것을 구분하고 관리하기 위해 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성된다.

2.1.1. 객체 환경 레코드
: var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수가 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.
변수는 이때 var키워드 변수는 선언과 초기화 단계가 동시에 일어나면서 암묵적으로 undefined값을 바인딩한다.(변수 호이스팅이 일어나느 이유)
함수는 BindingObject를 통해 객체를 즉시 할당받아 함수 호이스팅이 가능하다.

2.1.2. 선언적 환경 레코드
: let, const 키워드로 선언한 전역 변수가 등록되고 관리된다.
let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 개념적인 블록 내에 존재하게 된다고 했는데 여기서 말하는 개념적인 블록이 바로 전역 환경 레코드의 선언적 환경 레코드다.
따라서, let, const 키워드로 선언한 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 아니므로 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없다.
즉, 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대에 빠지게 된다.

2.2. this 바인딩
일반적으로 전역 코드에서는 this는 전역 객체를 가르킨다.
[[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩 된다.
참고로 전역 환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없다. this 바인딩은 전역 환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재한다.

2.3. 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.

23.6.3 전역 코드 실행

전역 코드가 순차적으로 실행 된다.
변수 할당문이 실행되어 전역 변수 x, y에 값이 할당된다.
그리고 foo 함수가 호출된다.

변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 선언된 식별자인지 확인해야 한다.
여기서 식별자는 스코프만 다르다면 동일한 이름을 가질 수 있다.
그래서 어느 스코프의 식별자를 참조해야하는지 결정할 필요가 있는데 이것을 식별자 결정이라고 한다.

식별자를 결정하기 위해 식별자를 검색할 때는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트에서 먼저 검색하고, 식별자를 만약 찾을 수 없다면 외부 렉시컬에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경인 상위 스코프로 이동하여 식별자를 찾아낸다.
모든 스코프를 찾아봐도 찾는 식별자가 없다면 참조 에러가 발생한다.

23.6.4 foo 함수 코드 평가

foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고, foo 함수 내부로 이동하여 코드를 평가하기 시작한다.

1. 함수 실행 컨텍스트 생성
먼저 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬한다.

2. 함수 렉시컬 환경 생성
foo 함수 렉시컬 환경을 생성하고 foo 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

2.1.함수 환경 레코드 생성
매개변수, argument객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리한다.

2.2. this 바인딩
[ThisValue]]내부 슬롯에 this가 바인딩된다.
this는 함수 호출 방식에 따라 결정된다.
foo함수가 일반함수로 호출되었기 때문에 this는 전역 객체를 가리킨다.
따라서 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 전역 객체가 바인딩 되고, this를 참조하면 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환된다.

2.3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
foo함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.
foo함수는 전역 코드에 정의된 전역 함수이므로 foo 함수 정의는 전역 코드 평가 시점에 평가된다.
이 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트이므로 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

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

23.6.5 foo 함수 코드 실행

1. 런타임이 시작되어 foo함수의 소스코드가 순차적으로 실행된다.
2. 매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역변수 x, y에 값이 할당된다.
3. 그리고 함수 bar가 호출된다
   
   식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작한다.
   만약 찾는 식별자가 없다면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 식별자를 검색해 참조한다.

23.6.6 bar 함수 코드 평가

bar함수가 호출되면 bar함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다.
foo함수 코드 평가와 동일하게 진행된다.

23.6.7 bar 함수 코드 실행

런타임이 시작이 되고 bar 함수 코드가 순차적으로 실행된다.
매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 z값이 할당된다.


1. console.log 식별자 검색
먼저 console 식별자를 스코프 체인에서 검색한다.
bar 함수 렉시컬 환경에서 console 식별자를 검색하고 없다면 상위 스코프에서 검색한다.
이렇게 해서 console 식별자는 객체 환경 레코드의 BindingObject를 통해 전역 객체에서 찾을 수 있다.


2. log 메서드 검색
console 객체에서 log메서드를 검색한다.
이때 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 메서드를 검색한다.
log 메서드는 상속된 프로퍼티가 아니라 console 객체가 직접 소유하는 프로퍼티다.


3. 표현식 a + b + x + y + z의 평가
a + b + x + y + z를 평가하기 위해 a, b, x, y, z 식별자를 검색한다
현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 시작하여 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 이어지는 렉시컬 환경의 연속에서 검색한다.


4. console.log 메서드 호출
표현식 a + b + x + y + z가 평가되어 생성한 값 42를 console.log 메서드에 전달하여 호출한다.

23.6.8 bar 함수 코드 실행 종료

console.log 메서드가 호출되고 종료되면 더는 실행할 코드가 없어 종료하게 된다.
이때 bar 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되고, foo함수 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.
bar 함수 코드를 다른 곳에서 참조한다면 bar함수의 렉시컬 환경은 소멸되지 않는다.

23.6.9 foo 함수 코드 실행 종료

bar 함수가 종료되면 더 이상 실행할 코드가 없으므로 foo함수 코드의 실행이 종료된다.
이때 foo 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되고, 전역 전역 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.

23.6.10 전역 코드 실행 종료

foo 함수가 종료되면 더 이상 실행할 코드가 없으므로 전역 코드의 실행이 종료되고, 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 제거되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지 않게 된다.

23.7 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

var키워드로 선언된 변수는 오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따른다.
하지만 let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

// 예제 23-11
let x = 1;

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

console.log(x); // 1

예제 23-11에서 if문의 코드 블록 내에서 let키워드로 변수가 선언되었다.
따라서 if문의 코드 블록이 실행되면 if문의 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 한다.
이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체한다.
이는 모든 블록문에 적용된다.

for 문의 변수 선언문 let 키워드를 사용한 for 문은 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 코드 블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성한다.

만약 for 문의 코드 블록 내에서 정의된 함수가 있다면 이 함수의 상위 스코프는 for 문의 코드 블록이 생성한 렉시컬 환경이다.

이때 함수의 상위 스코프는 for 문의 코드 블록이 반복 실행 될 때마다 식별자의 값을 유지해야하고, 이를 위해 for 문의 코드 블록이 반복 실행될 때마다 독립적인 렉시컬 환경을 생성하여 식별자의 값을 유지한다.