[자바스크립트 Deep Dive] - 23. 실행 컨텍스트

이 포스팅은 자바스크립트 Deep Dive 책을 읽고 공부한 내용을 작성한 글입니다.

1. 소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분한다.

전역 코드 : 전역에 존재하는 소스코드
함수 코드 : 함수 내부에 존재하는 소스코드
eval 코드 : 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
모듈 코드 : 모듈 내부에 존재하는 소스코드

- 소스코드를 4가지로 구분하는 이유 : 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문

1. 전역 코드 : 전역 변수를 관리하기 위해 전역 스코프를 생성해야 하고, var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다.
   (전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.)

• 브라우저 환경에서 전역 객체는 window 객체를 말한다.

var globalVariable = 10;

function globalFunction() {
  console.log("This is a global function");
}

console.log(window.globalVariable); // 10
window.globalFunction(); // "This is a global function"

위 코드에서 처럼 globalVariable, globalFunction이 각각 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩 된것을 알 수 있다.

2. 함수 코드 : 함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다. 또한 지역 스코프를 전역 스코프의 스코프 체인 일원으로 연결한다.
   (함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.)

3. eval 코드 : scrict mode(엄격 모드)에서 독자적인 스코프를 생성한다.

4. 모듈 코드 : 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.

2. 소스코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 소스코드를 2가지 과정으로 나누어 처리한다.
그 2가지는 바로 소스코드의 평가 와 소스코드의 실행 이다.

소스코드의 평가 :

• 앞서 말했듯 4가지로 분류한 소스코드가 평가되면 실행 컨텍스트가 생성된다.
• 실행 컨텍스트가 생성된 이후 변수, 함수 등의 선언문 만 먼저 실행하여 변수, 함수의 식별자를 키로 하여 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록한다.

소스코드의 실행 :

• 평가가 끝나면 선언문을 제외한 코드가 순차적으로 실행된다.
• 이때 소수코드 실행에 필요한 변수, 함수의 참조 정보를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 검색해서 취득한다.
• 이후 값의 변경과 같은 실행 결과가 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록된다.

var x;
x = 1;

이 코드로 설명을 해보겠다.
1. 소스코드 평가 과정에서 var x; 가 실행된다
2. 식별자 x가 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined 으로 초기화 된다.
3. 소스코드 실행 과정에서 x = 1; 코드가 실행된다.
4. x 변수에 값을 할당하기 위해 x 변수가 선언된 변수인지 확인하기 위해 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 x 변수가 등록되어 있는지 확인한다.
5. 등록되어 있다면 값을 할당하고 할당 결과를 실행 컨텍스트에 등록하여 관리한다.

3. 실행 컨텍스트의 역할

const x = 1;
const y = 2;

function foo(a) {
  const x = 10;
  const y = 20;
  
  console.log(a + x + y); //130
}

foo(100)

console.log(x + y); //3

자바스크립트 엔진이 이 코드를 평가하고 실행하는 순서를 생각해보자.

1. 전역 코드 평가

• 먼저 선언문을 실행하여 전역 코드의 전역 변수, 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.

2. 전역 코드 실행

• 평가가 끝난 후 실행되며 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.
• 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고, 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

3. 함수 코드 평가

• 함수 내부의 매개변수, 지역 변수 선언문이 실행되고, 이를 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록한다.

4. 함수 코드 실행

• 이후 함수 코드를 순차적으로 실행한다.

이후 함수 호출이 종료되면 함수 호출 이전으로 돌아가기 위해 현재 실행 중인 코드와 이전에 실행하던 코드를 구분해서 관리해야 한다.

✔️ 이를 위해 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필수적이다.

이 모든 것을 관리하는 것이 실행 컨텍스트이다.

• 실행 컨텍스트가 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.
• 식별자를 등록하고 관리하는 스코프 : 렉시컬 환경 으로 관리
• 코드 실행 순서 관리 : 실행 컨텍스트 스택 으로 관리

4. 실행 컨텍스트 스택

const x = 1;

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

foo(); //6

위 코드는 전역 코드와 함수 코드로 이루어져 있다. 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 먼저 평가한 후 전역 실행 컨텍스트를 생성하고, 함수가 호출되면 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.

이때 생성된 실행 컨텍스트들이 스택 자료구조, 즉 실행 컨텍스트 스택으로 관리된다.
실행 컨텍스트 스택을 콜 스택(call stack) 이라고도 한다.

스택에 push되고 pop되는 과정을 살펴보자.

1. 전역 코드 평가 및 실행

• 전역 코드를 평가한 후 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 push.
  등록되는 것 : 전역 변수 x, 전역 함수 foo
• 이후 전역 코드 실행되고 x에 값 할당, foo 호출

2. foo 함수 코드의 평가 및 실행

• 코드의 제어권이 foo 함수로 넘어가서 foo 함수 내부 코드 평가 후 함수 실행 컨텍스트 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 push.
  등록되는 것 : 지역 변수 y, 중첩 함수 bar
• 이후 foo 함수 코드 실행되고 y에 값 할당, bar 호출

3. bar 함수 코드의 평가 및 실행

• 코드의 제어권이 bar 함수로 넘어가서 bar 함수 내부 코드 평가 후 함수 실행 컨텍스트 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 push.
  등록되는 것 : 지역 변수 z
• 이후 z에 값이 할당되고, console.log 메서드 호출 후 bar 함수 종료

4. foo 함수 코드로 복귀

• bar 함수 종류 후 코드 제어권이 다시 foo 함수로 이동. 이후 실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트를 pop

5. 전역 코드로 복귀

• foo 함수 종료 후 코드 제어권이 다시 전역 코드로 이동. 이후 실행 컨텍스트 ㅅ택에서 foo 함수 실행 컨텍스트를 pop
• 더 이상 실행할 전역 코드가 없으므로 전역 실행 컨텍스트도 pop

이와 같이 실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.

5. 렉시컬 환경

앞서 말했듯 렉시컬 환경은 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트로서 식별자, 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조이다.

렉시컬 환경의 구성요소

렉시컬 환경 (Lexical Environment) 은 크게 환경 레코드 (Environment Record) 와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 로 이루어져 있다.
1. 환경 레코드 : 스코프에 포함된 식별자를 등록하고, 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소.
2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 : 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다. 즉, 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 이러한 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 linked list인 스코프 체인을 구현한다.