실행 컨텍스트

이보아·2024년 6월 11일

JavaScript deep dive

모던_자바스크립트

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실행 컨텍스트란?

자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다.

👉 실행 컨텍스트를 이해하면, 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 방식, 호이스팅 발생 이유 클로저 동작 방식, 테스크 큐 이벤트 핸들러, 비동기처리의 동작 방식을 이해할 수 있다.

소스코드의 타입

소스코드의 타입	설명
전역 코드	전역에 존재하는 소스코드를 말한다. 전역에 정의된 함수, 클래스 등이 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.

전역코드
- 전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코피인 전역 스코프 생성한다.
- var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되야 한다.
- 이를 위해 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.
함수코드

지역 스코프를 생성하고 ①지역 변수, ②함수의 매개변수, ③arguments 객체를 관리해야 한다.
그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결한다.
이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

eval 코드

eval 코드는 strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다. 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 샐행 컨텍스트가 생성된다.

모듈 코드

모듈 코드는 모듈별 독립적인 모듈 스코프를 생성한다. 이를 위해 모듈 코드가 평가 되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 소스코드의 평가 와 소스코드의 실행 과정으로 나누어 처리힌다. 실행에 앞서 평가 과정을 거치고, 코드 실행하기 위한 준비를

👉 실행 컨텍스트 생성 ➡️ 선언문(변수, 함수 등)만 먼저 실행 ➡️ 생성된 변수나 함수 (런타임에 시작됨)

① 먼저 소스코드 평가 -> ②소스코드 실행 과정이 시작
실행 컨텍스트 가 관리하는 스코프에 x 변수가 등록되어 있는지 확인한다.
만약 x 변수가 등록되어 있다면 x 변수는 선언된 변수, 즉 소스코드 평가 과정에서 선언문이 실행되어 메모리에 등록된 변수이다.
x 변수가 선언된 변수라면 값을 할당하고 할당 결과를 실행 컨텍스트에 등록하여 관리한다.

실행 컨텍스트의 역할

<// 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

전역 코드 평가
전역 코드를 실행하기 앞서 먼저 전역 코드 평가 과정을 거치면 전역 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
소스코드 평가 과정에서는 선언문만 먼저 실행 -> 전역 코드와 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고,
그 결과 생성된 전역 변수 (x,y)와 전역 함수(foo)가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.
이때 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체(window)의 프로퍼티와 메서드가 된다.
전역 코드 실행
전역 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.
이때 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.
함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.
함수 코드 평가
함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수(foo) 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기에 앞서 함수 코드 평가
과정을 거치며 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
함수 코드 실행
함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.
이떄 매개변수(a)와 지역 변수(x,y)에 값이 할당되고 console.log 메서드가 호출된다.
console.log 메서드를 호출하기 위해 먼저 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색한다.
이를 위해 함수 코드의 지역 스코프는 상위 스코프인 전역 스코프와 연결되어야 한다.
하지만 console 식별자는 스코프 체인에 등록 되어 있지 않고 전역 객체(window 또는 global)에 프로퍼티로 존재한다.
이는 전역 객체(window/gobal)의 프로퍼티가 마치 전역 변수처럼 전역 스코프를 통해 검색 가능해야 한다는것을 의미한다.
기본적인 node.js 런타임 환경에서는globalThis.console.log("hi");를 통해 console이 전역 객체의 프로퍼티로 존재한다는 것을 알 수 있다.
다음은 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다.그후 console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식 a + x + y 가 평가된다.
a,x,y 식별자는 스코프 체인을 통해 검색한다. console.log 메서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료되고 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속한다.
이처럼 코드가 실행되려면 스코프를 구분하여 식별자와 바인딩된 값이 관리되어야 한다.
그리고 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성하여 식별자를 검색할 수 있어야 하고, 전역 객체의 프로퍼티도 전역 변수처럼 검색할 수 있어야 한다.
또한 함수 호출이 종료되면 함수 호출 이전으로 되돌아가기 위해 현재 실행 중인 코드와 이전에 실행하던 코드를 구분하여 관리해야 한다.
이처럼 코드가 실행되려면 다음과 같이 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트이다. 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.
좀 더 구체적으로 말해, 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 스코프: 실행 컨택시트의 렉시컬 환경으로 관리
코드 실행 순서 : 실행 컨텍스트 스택으로 관리

실행 컨텍스트 스택

const x = 1;

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

예제의 실행 순서

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다. 소스코드가 평가되면 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 쌓인다.
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다.
따라서 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트라 부른다.

렉시컬 환경

식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구정하는 컴포넌트다.

실행 컨텍스트 스택 : 코드의 실행 순서 관리
렉시컬 환경 : 스코프와 식별자 관리
환경 레코드 : 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소
외부 렉시컬 환경에 대한 참조 : 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 가리킴.

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

① 전역 객체 생성
② 전역 코드 평가
③ 전역 코드 실행
④ foo 함수 코드 평가
⑤ foo 함수 코드 실행
⑥ bar 함수 코드 평가
⑦ bar 함수 코드 실행
⑧ bar 함수 코드 실행 종료
⑨ foo 함수 코드 실행 종료
⑩ 전역 코드 실행 종료

전역 코드 평가 : 전역 실행 컨텍스트 생성 - 전역 렉시컬 환경 생성 - 전역 환경 레코드 생성 - 객체 환경 레코드 생성 - 선언적 환경 레코드 생성 - this 바인딩 - 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
foo 함수 코드 평가 : 함수 실행 컨텍스트 생성 - 함수 렉시컬 환경 생성 - 함수 환경 레코드 생성 - this 바인딩 - 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
bar 함수 코드 실행 : console 식별자 검색 - log 메서드 검색 - 표현식 a + b + x + y + z의 평가 - console.log 메서드 호출

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

let, const로 선언한 변수는 모든 코드 블록 (함수 if 문, for 문, while 문,try/catch문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

let x = 1;
if (true) {
 let x = 10;
 console.log(x); // 10
}

console.log(x); //1

if 문 코드 블록 실행 - 렉시컬 환경 새롭게 생성 - 블록 레벨 스코프 생성
for 문의 코드 블록이 반복 실행될 때마다 독립적인 렉시컬 환경 생성하여 식별자 값 유지

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