실행 컨텍스트

실행 컨텍스트는 JS의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념입니다.

23.1 소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분합니다.

•

전역코드 : 전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야합니다. 그리고 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 합니다. 이러한 작업을 하기위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성됩니다.

•

함수코드 : 함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개 변수, arguments 객체를 관리해야 합니다. 그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 합니다.

•

eval 코드 : strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성합니다. 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성됩니다.

•

모듈 코드 : 모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성합니다.

23.2 소스코드의 평가와 실행

JS 엔진은 소스코드의 평가와 소스코드의 실행 두가지로 나누어서 처리합니다.

소스코드 평가 과정에서는 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록합니다. 이후 소스코드 평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.

예시로

var x;
x = 1;
JavaScript
복사

이럴 때 JS는 2개의 과정으로 나누어 처리합니다.

•

소스코드 평가 : 변수 선언문 var x;를 먼저 실행합니다. 이때 생성된 변수 식별자 x는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined로 초기화됩니다.

•

소스코드 실행 : var x;는 이미 평가과정에서 실행 완료 되었습니다. 그래서 실행과정에서는 변수 할당문 x = 1;만 실행됩니다. 이때 x 변수에 값을 할당하기 위해 실행 컨텍스트에 x가 존재하는지 확인한 뒤, 값을 할당합니다. 

23.3 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
JavaScript
복사

1. 전역 코드 평가

코드 평가 과정을 커치며 전역 코드를 실행하기 위해 선언문만 먼저 실행합니다. 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 겨로가 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록됩니다. 이때 var로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.

2. 전역 코드 실행

코드 평가가 끝나면 런타임이 시작되어 전역 코드가 실행되기 시작합니다. 이때 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출됩니다. 함수가 호출되면 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입합니다.

3. 함수 코드 평가

함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기에 앞서 함수 코드 평가 과정 이후 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 합니다. 이때 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 매개변수와 지역 변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록됩니다. 또한 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정됩니다.

4. 함수 코드 실행

함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다. 이때 매개변수와 지역변수에 값이 할당되고 console.log 매서드가 호출됩니다.

여기서 console.log 메서드를 호출하기 위해 먼저 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색합니다. 이를 위해 함수 코드의 지역 스코프는 전역 스코프와 연결되어 있어야 합니다.

console 식별자는 스코프 체인이 아니라 전역 객체에 프로퍼티로 존재하는데, 이는 전역 객체의 프로퍼티가 전역 변수처럼 전역 스코프를 통해 검색 가능해야 한다는 것을 의미합니다.

log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색합니다. 이후 console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식이 평가됩니다. 이 식별자들도 각 스코프 체인을 통해 검색합니다. console.log의 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료되고, 함수 호출 이전으로 돌아가 전역 코드 실행을 계속합니다.

이처럼 코드가 실행되려면 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요합니다.

실행 컨텍스트는 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 괄리를 구현한 내부 매커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리됩니다.

23.4 실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트는 스택 자료 구조로 관리되는데 이를 실행 컨텍스트 스택이라고 부릅니다.

1. 전역 코드와 평가와 실행

전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬 합니다.

2. foo 함수 코드의 평가와 실행

전역 함수 foo가 호출되면 전역 코드 실행은 일시 중단되고 제어권이 foo함수 내부로 이동하고, JS 엔진은 foo 함수 내부 코드를 평가한 뒤, 실행 컨텍스트를 생성하고 스택에 푸쉬합니다.

3. bar 함수 코드의 평가와 실행

중첩 함수 bar가 호출되면 foo 함수 코드는 일시 중단되고 bar로 이동하는데 코드 평가후 함수 실행 컨텍스트를 생성한 뒤 푸쉬합니다.

4. foo 함수 코드로 복귀

제어권이 foo 함수로 이동 한 뒤, bar 함수 실행 컨텍스트를 스택에서 제거합니다.

5. 전역 코드로 복귀

foo 함수 종료 후 스택에서 제거한 뒤 전역 실행 컨텍스트를 실행하고 종료된다면 이것도 제거합니다.

소스코드가 평가되면 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 쌓입니다.

23.5 렉시컬 환경

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 사우이 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트입니다. 실행 컨텍스트의 스택이 코드의 실행순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리합니다.

렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리합니다.

실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성됩니다.

생성 초기에 두가지 컴포넌트는 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조하는데 몇가지 환경을 만난뒤 분리됩니다. 여기선 strict mode, eval, try catch와 같은 특수항 상황들이 존재합니다.

또한 렉시컬 환경은 2개의 컴포넌트로 구성됩니다.

환경 레코드(Environment Record)

스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소입니다. 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있습니다.

외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Ouiter Lexical Environment Reference)

외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킵니다. 이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말합니다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인이 구현됩니다.

23.6 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 x = 5;
		console.log(a + b + x + y + z);
	}
	bar(10);
}

foo(20); // 42
JavaScript
복사

23.6.1 전역 객체 생성

전역 객체의 경우 전역 코드가 평가되기 이전에 생성됩니다. Web API, 특정 환경을 위한 호스트 객체들이 포함됩니다.

23.6.2 전역 코드 평가

이후 전역 코드를 평가하는데 아래와 같은 순서로 진행됩니다.

전역 실행 컨텍스트 생성

전역 렉시컬 환경 생성

전역 환경 레코드 생성

객체 환경 레코드 생성

ii.

선언적 환경 레코드 생성

this 바인딩

외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

세부적인 생성 과정을 살펴보면

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬합니다. 이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위인 실행 컨텍스트가 됩니다.

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩합니다. 아ㅠ서 설명했드시 2개의 컴포넌트로 구성됩니다.

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 제공합니다.

ES6 이전에는 전역 객체가 전역 환경 레코드의 역할을 수행했지만, ES6부터는 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가아닌 개념적인 블록내에 존재합니다.

이처럼 var와 let, const를 구분하기 위해 전역 스코프 역할을 하는 전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어있습니다.

객체 환경 레코드는 기존의 전역 객체가 관리하던 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 관리하고, 선언적 환경 레코드는 let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리합니다. 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드는 서로 합쳐저 전역 스코프와 전역 객체를 관리합니다.

2.1.1. 객체 환경 레코드 생성

전역 환경 레코드를 구성하는 컴포넌트인 객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체와 연결됩니다. 전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역함수는 전역환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.

이는 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수가 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 되고, 전역 객체를 가리키는 식별자 없이 전역 객체의 프로퍼티를 참조할 수 있는 매커니즘입니다.

x 변수는 var 키워드로 선언한 변수이므로 선언 단계와 초기화 단계가 동시에 진행됩니다. 즉 전역 코드 평가 시점에 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한 다음, 암묵적으로 undefined를 바인딩합니다. 따라서 var로 선언한 변수는 코드 실행단계에서 변수 선언문 이전에도 참조할 수 있는 것입니다. 또한 var 변수에 할당한 함수도 똑같이 동작하며 이러한 것이 변수 호이스팅의 원인입니다.

2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리됩니다.

y는 let과 const로 선언한 변수이므로 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않아 window.y와 같이 참조할 수 없습니다. 또한 선언 단계와 초기화 단계가 분리되어 진행되기때문에런타임에 실행 흐름이 변수 선언무네 도달하기 전까지 TDZ에 빠지게 됩니다.

단 let과 const도 호이스팅이 발생하지만 TDZ에 빠지기 때문에 참조하 ㄹ수 없습니다.

2.2 this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩됩니다. 일반적으로 전역 코드에서 this는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩됩니다. 전역 코드가 this를 참조하면 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환됩니다.

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 평가중인 소스코드를 포함하는 외부 소스의 렉시컬 환경을 가리킵니다.

23.6.3 전역 코드 실행

변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 변수나 함수 이름이 선언된 식별자인지를 확인해야 합니다. 선언되지 않은 식별자는 참조할 수 없으므로 할당이나 호출도 할 수 없기 때문입니다. 또한 식별자는 스코프가 다르다면 이름이 같을 수 있습니다. 이러할 때 어떠한 스코프의 식별자를 사용해야하는지 결정하는것을 식별자 결정이라고 합니다.

식별자 결정시 실행 중인 실행 컨텍스트에서부터 식별자를 검색하기 시작해 전역 렉시컬까지 검색합니다.

만약 여기서도 없다면 참조에러가 발생합니다.

23.6.4 foo 함수 코드 평가

현재 진행을 foo 함수를 호출하기 직전이라고 가정한다면, 전역 코드 실해잉 중단되고 foo함수 내부로 코드제어권이 이동합니다. 이때 평가 순서는 아래와 같습니다.

함수 실행 컨텍스트 생성

함수 렉시컬 환경 생성

함수 환경 레코드 생성

this 바인딩

외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

순서대로 살펴보자면

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고, 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스탱에 푸쉬됩니다.

2. 함수 렉시컬 환경 생성

foo 함수 렉시컬 환경을 생성하고 foo함수 실행 컨텍스트에 바인딩합니다.

2.1 함수 환경 레코드 생성

함수 환경 레코드는 매개변서 arguments 객체, 함수 내부에 선언한 지역변수와 중첩함수를 등록 관리합니다.

2.2 this 바인딩

[[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩됩니다. 바인딩될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정됩니다. foo함수는 일반 함수로 호출되었으므로 전역 객체를 가리킵니다.

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

foo 함수 정의가 평가된 시점에 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당됩니다. foo 함수는 전역에 정의된 함수로, foo 함수는 전역 코드 평가 시점에 평가됩니다. 따라서 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당됩니다.

JS는 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정합니다. 즉 상위 스코프를 기억합니다.

JS 엔진은 함수 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경 즉 함수의 상위 스코프를 함수 객체의 내붓 슬롯 [[Environment]]에 저장합니다. 함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당되는 것은 함수의 상위 스코프를 가리키는 함수 객체의 내부슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조입니다. 즉 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]가 렉시컬 스코프를 구현하는 매커니즘입니다.

23.6.5 foo 함수 코드 실행

이제 실행하기 시작할 단계입니다. 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작합니다. 현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 foo 함수 실행 컨텍스트이므로 foo 함수 렉시컬 환경에서 식별자 x.y를 검색하기 시작합니다. 만약 실행 컨텍스트에서 찾을 수 없다면 외부 렉시컬환경에 대한 참조가 가르키는 곳으로 검색합니다.

23.6.6 bar 함수 코드 평가

foo 함수 코드 평가와 동일하며 foo 함수를 외부 렉시컬 환경으로 참조합니다.

23.6.7 bar 함수 코드 실행

bar 함수의 소스코드가 순차적으로 실행된 이후에 매개변수에 인수가 할당되고, 지역 변수 z에 값이 할당됩니다.

그리고나서 console.log(a + b + x + y + z)가 실행됩니다.

1. console 식별자 검색

우선 console을 스코프 체인에서 검색합니다. 실행 컨텍스트의 럭시컬 환경에서 시작해서 전역 렉시컬 환경까지 검색합니다.

2. log 메서드 검색

다음 console객체에서 log 매서드를 검색합니다.

3. 표현식 a + b + x + y + z평가

각 식별자들을 스코프 체인을 통해 검색합니다.

4. console.log 메서드 호출

a + b + x + y + z가 평가되어 생성된 값이 console.log 메서드에 전달되어 호출됩니다.

23.6.8 bar 함수 코드 실행 종료

더이상 실행할 코드가 없으므로 bar 함수 코드의 실행이 종료됩니다. 이후 실행컨텍스트에서 제거됩니다.

23.6.9 foo 함수 코드 실행 종료

foo 함수도 더이상 실행할 코드가 없으므로 실행이 종료되고 컨텍스트 스택에서 제거됩니다.

23.6.10 전역 코드 실행 종료

foo 함수가 종료되면 더이상 실행할 전역 코드가 없으므로 전역 실행 컨텍스트도 제거됩니다.

23.7 실행 컨텍스트와 플록 레벨 스코프

let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록레벨 스코프를 따릅니다. 만약 if문등의 블록에서 실행된다면 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프가 생성되어야합니다. 이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체합니다. 외부 렉시컬은 선언된 곳이 잡히게 됩니다.