JS Deep Dive - 실행 컨텍스트

소스코드의 타입

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소스코드의 타입	설명
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.

해당 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르다.

1. 전역 코드

• 전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다.
• var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다.

2. 함수 코드

• 함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다.
• 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다.

3. eval 코드

• eval 코드는 strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다.

4. 모듈 코드

• 모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.

소스코드의 평가와 실행

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모든 소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치며, 코드를 실행하기 위핸 준비를 한다. 다시 말해, 자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정. 즉 "소스코드의 평가"와 "소스코드의 실행"과정으로 나누어 처리한다.

// 소스코드 평가 과정에서 변수 선언문을 먼저 실행한다.
// 이때 생성된 변수 식별자 x는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined로 초기화된다.
var x; 
// 소스코드 실행 과정이 시작된다.
x = 1;

실행 컨텍스트의 역할

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소스코드를 실행할 때, 다음과 같은 과정으로 이루어진다.

1. 전역 코드 평가

• 소스코드 평가과정에서 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.

2. 전역 코드 실행

• 전역 코드 평가 과정이 끝나면 전역 코드가 순차적으로 실행된다. 함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

3. 함수 코드 평가

• 함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입히면 함수 내부의 문들을 실행하기에 앞서 평가 과정을 거친다.
• 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정된다.

4. 함수 코드 실행

• 함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.
• 함수 호출이 종료되면 함수 호출 이전으로 되돌아가기 위해 현재 실행 중인 코드와 이전에 실행하던 코드를 구분하여 관리해야 한다. 이처럼 코드가 실행되려면 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

실행 컨텍스트는 이 모든 것을 관리하며, 소스코드를 실행하는데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

실행 컨텍스트 스택

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코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

// 전역 실행 컨텍스트 스택을 쌓는다.
cosnt x = 1;

// foo 함수 실행 컨텍스트를 쌓는다.
function foo() {
  const y = 2;
  
  // bar 함수 실행 컨텍스트를 쌓는다.
  function bar() {
    const z = 3;
    console.log(x + y + z);
    // bar 함수 실행 컨텍스트를 pop한다.
  }
  
  bar();
  
  // foo 함수 실행 컨텍스트를 pop한다.
}


foo(); // 6

// 전역 실행 컨텍스트를 pop한다.

렉시컬 환경

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

렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프)를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리한다. 즉, 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체다.

렉시컬 환경은 다음과 같이 두개의 컴포넌트로 구성된다.

• 환경 레코드
  스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소다. 환경 레코드는 소스코드의 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 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 리크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

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다음 예제를 통해 어떻게 실행 컨텍스트가 생겅되고 코드 실행 결과가 관리되는지, 그리고 어떻게 실행 컨텍스트를 통해 식별자를 검색하는지 살펴보자.

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

• 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작 환경에 따라 클라이언트 사이드 WebAPI 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.

2. 전역 코드 평가

• 소스코드가 로드 되면 자바스크립트 엔진은 다음과 같은 순서로 전역 코드를 평가한다.
  1. 전역 실행 컨텍스트 생성
  2. 전역 렉시컬 환경 생성
  1. 전역 환경 레코드 생성
     1.1 객체 환경 레코드 생성
     1.2 선언적 환경 레코드 생성
  2. this 바인딩
  3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

3. 전역 코드 실행
4. foo 함수 코드 평가

• 함수 코드 평가는 아래 순서로 진행된다.
  1. 함수 실행 컨텍스트 생성
  2.함수 렉시컬 환경 생성
  1. 함수 환경 레코드 생성
  2. this 바인딩
  3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

5. foo 함수 코드 실행

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

6. bar 함수 코드 평가
7. bar 함수 코드 실행

• console 식별자 검색
• log 메서드 검색
• 표현식 a + b + x + y + z의 평가
• console.log 메서드 호출

8. bar 함수 코드 실행 종료
9. foo 함수 코드 실행 종료
10. 전역 코드 실행 종료

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

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var 키워드로 선언한 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.

let x = 1;

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

console.log(x); // 1