실행 컨텍스트 execution context 는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다. 잘 이해하자.

소스코드의 타입

ECMAScript 사양엔 소스코드를 4가지 타입으로 구분한다.

• 전역 코드
  • 전역에 존재하는 소스코드. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 미포함.
  • 최상위 스코프 전역 스코프 생성 및 전역 객체로의 바인딩 및 참조를 위해 전역 실행 컨텍스트 생성.
• 함수 코드
  • 함수 내부에 존재하는 소스코드. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 미포함.
  • 지역 스코프 생성 및 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리 및 스코프 체인 연결을 위해 함수 실행 컨텍스트 생성.
• eval 코드
  • built-in 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드.
  • strict mode 에서 자신만의 독자적인 스코프 생성을 위해 eval 실행 컨텍스트 생성.
• 모듈 코드
  • 모듈 내부에 존재하는 소스 코드.모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 미포함.
  • 모듈별로 독립적인 모듈 스코프 생성을 위해 모듈 실행 컨텍스트 생성.

책에서는 전역 코드, 함수 코드를 위주로 다룬다.

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소스코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 소스코드를 소스코드의 평가 와 소스코드의 실행 의 2개의 과정으로 나누어 처리한다.

• 소스코드 평가
  실행 컨텍스트를 생성하고 변수나 함수 등의 선언문만 먼지 실행해 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다.
• 소스코드 실행
  선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행된다. 즉, 런타임이 시작된다.

실행 컨텍스트의 역할

코드가 실행되려면 스코프, 식별자, 코드 실행 순서등의 관리가 필요하다.

1. 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프를 구분하여 등록, 상태 변화를 지속적으로 관리
2. 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색
3. 실행중인 코드의 실행 순서를 변경

이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트이다. 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.

식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

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실행 컨텍스트 스택

생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다. 이를 실행 컨텍스트 스택이라 한다.

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렉시컬 환경

렉시컬 환경이란 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트이다.

렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체이다.

렉시컬 환경은 다음과 같이 두개의 컴포넌트로 구성된다.

1. 환경 레코드
   스코프에 포함된 식별자를 등록하고, 바인딩된 값을 관리하는 저장소.
2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조
   상위 스코프를 가리킨다. 이를 통해 단방향 링크드리스트인 스코프 체인을 구현.

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

car 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

전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다.

이 때 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 그리고 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작환경(클라이언트 사이드 또는 서버 사이드)에 따라 클라이언트 사이드 Web API 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.

전역 코드 평가

전역 코드 평가는 다음과 같은 순서로 진행된다.

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

2. 전역 렉시컬 환경 생성

   2.1 전역 환경 레코드 생성

   2.1.1 객체 환경 레코드

   2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

   2.2 this 바인딩

   2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 설정

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

먼저 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.

이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 회상위, 즉 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

2.1 전역 환경 레코드 생성

전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드, 선언적 환경 레코드로 구성되어 있다.

• 객체 환경 레코드
  기존의 전역 객체가 관리하던 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 관리.
• 선언적 환경 레코드는
  let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리.

2.1.1 객체 환경 레코드

객체 환경 레코드는 BindingObject 라고 부르는 객체와 연결된다.

BindingObject는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된 전역 객체이다.

전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재한다.

여기서 개념적인 블록이 바로 전역 환경 레코드의 선언적 환경 레코드다.

는 실제 값이 아닌, 변수에 접근할 수 없음을 나타내기 위한 표현!

2.2 this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this 가 바인딩된다.

일반적으로 전역 코드에서 this 는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩된다.

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 설정

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

전역 코드 실행

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

식별자는 스코프가 다르면 같은 이름을 가질수 있다. 따라서 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있다. 이를 식별자 결정이라한다.

식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작한다. 만약 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경(상위스코프)로 이동하여 식별자를 검색한다.

이것이 바로 스코프 체인의 동작 원리다. 하지만 전역 렉시컬 환경은 스코프 체인의 종점이므로 전역 렉시컬 환경에서 검색할 수 없는 식별자는 참조 에러를 발생시킨다.

foo 함수 코드 평가

foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 foo 함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다.

그리고 함수 코드를 평가하기 시작한다. 함수 코드 평가는 아래 순서로 진행된다.

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

2. 함수 렉시컬 환경 생성

   2.1 함수 환경 레코드 생성

   2.2 this 바인딩

   2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 설정

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

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.

2.1 함수 환경 레코드 생성

함수 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트 중 하나인 함수 환경 레코드는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리한다.

2.2 this 바인딩

함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다.

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 설정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당되는 것은 바로 함수의 상위 스코프를 가리키는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조다.

즉, 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]가 바로 렉시컬 스코프를 구현하는 메커니즘이다.

foo 함수 코드 실행

이제 런타인이 시작되어 foo 함수의 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.

매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 x, y 에 값이 할당된다. 그리고 함수 bar가 호출된다.

이때 식별자 결정을 위해 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작한다.

23.6.6 ~ 23.6.8은 foo 함수의 평가, 실행 및 종료와 동일한 순서이므로, 글이 너무 길어지는 것 같아 생략했습니다.

foo 함수 코드 실행 종료

bar 함수가 종료하면 더 이상 실행할 코드가 없으므로 foo 함수 코드의 실행이 종료된다.

이때 실행 컨텍스트 스택에서 foo 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거되고 전역 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.

전역 코드 실행 종료

foo 함수가 종료되면 더는 실행할 전역 코드가 없으므로 전역 코드의 실행이 종료되고 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 된다.

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

• var 키워드로 선언한 변수 오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따른다.
  
• let, const 키워드로 선언한 변수 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.
  

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

위의 예제에서, if 문 코드 블록이 실행되면 새로운 렉시컬 환경을 생성해 기존의 렉시컬 환경을 교체한다.

if 문 코드 블록 실행이 종료되면 이전의 렉시컬 환경으로 되돌린다.