실행 컨텍스트

실행 컨텍스트(execution context)는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념.

실행 컨텍스트를 바르게 이해하면 아래 이해 가능.

• 자바스크립트가 스코프 기반으로
• 식별자와 식별자 바인딩(식별자에 바인딩 된 값)을 관리하는 방식과
• 호이스팅이 발생하는 이유
• 클로저의 동작 방식
• 태스크 큐와 함께 동작하는 이벤트 핸들러와
• 비동기 처리의 동작 방식

 

소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드(ECMAScript Code)를 4가지 타입으로 구분.

• 4가지 타입의 소스 코드는 실행 컨텍스트를 생성.
• 소스코드를 4가지로 구분하는 이유는
  • 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문.

전역 코드 global code	전역에 존재하는 소스코드. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다
함수 코드 function code	함수 내부에 존재하는 소스코드. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다
eval 코드 eval code	빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
모듈 코드 module code	모듈 내부에 존재하는 소스코드. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다

 

1. 전역 코드

• 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 함.
• var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를
  전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩 하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 함.
• 이를 위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성됨.

 

2. 함수 코드

• 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개 변수, arguments 객체를 관리해야 함.
• 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 함.
• 이를 위해 함수 코드가 평가 되면 함수 실행 컨텍스트가 생성됨.

 

3. eval 코드

• strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성.
• 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성됨.

 

4. 모듈 코드

• 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성.
• 이를 위해 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성됨.

 

소스코드의 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정, 즉 소스코드의 평가와 소스코드의 실행 과정으로 나누어 처리.

소스코드 평가 과정에서는

1. 실행 컨텍스트를 생성하고
2. 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로,
   실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록.
3. 소스코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작.

 

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(10);

// 메서드 호출
console.log(x + y); // 3

1. 전역 코드 평가

전역 코드를 실행하기에 앞서 평과 과정을 거치며 전역 코드를 실행할 준비 단계.

• 평가 과정에서는 선언문만 먼저 실행
  1. 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고,
  2. 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록
  3. 이때 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨.

 

2. 전역 코드 실행

런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작

1. 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출
2. 함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 스코프의 실행을 일시 중단하고
3. 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입

 

3. 함수 코드 평가

함수 내부의 문들을 실행하기에 앞서 함수 코드 평가 과정을 거치며 함수 코드를 실행하기 위한 준비 단계

1. 매개 변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행
2. 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록
3. 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정.

 

4. 함수 코드 실행

런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작

1. 매개변수와 지역변수에 값이 할당
2. console.log 메서드가 호출
   1. console.log 메서드를 호출하기 위해 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색.
      1. 이를 위해 함수 코드의 지역 스코프는 상위 스코프인 전역 스코프와 연결되어야 함.
      2. but, console 식별자는 스코프 체인에 등록되어 있지 않고, 전역 객체에 프로퍼티로 존재.
   2. log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색.
   3. console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식이 평가.
3. console.log 메서드가 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료.
4. 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속 진행.

 

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

1. 선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)을 스코프로 구분하여 등록, 상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리할 수 있어야 함.
2. 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 함. 즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동, 식별자를 검색할 수 있어야 함.
3. 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 함.

이 모든 것을 관리하는 게 바로 실행 컨텍스트이다.

 

실행 컨텍스트는
소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공.
식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고
코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역.
코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리.
식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 매커니즘으로,
모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리됨.

 

실행 컨텍스트 스택

생성된 실행 컨텍스트는 스택이라는 자료구조로 관리되며 실행 컨텍스트 스택이라고 부릅니다.

const x = 1;

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

foo();

실행 컨텍스트 스택은
코드의 실행 순서를 관리.
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트.
따라서, 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트라 부름.

 

렉시컬 환경

• 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조
• 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트.
• 실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면, 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리.

 

렉시컬 환경은

1. 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프)를 생성하여
2. 식별자를 키로 등록하고
3. 식별자에 바인딩된 값을 관리 (스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체)

실행 컨텍스트는

• Lexical Environment 컴포넌트,
• Variable Environment 컴포넌트로 구성.

생성 초기에 Lexical Environment 컴포넌트와 Variable Environment 컴포넌트는

1. 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조.
2. 이후 몇 가지 상황을 만나면 Variable Environment 컴포넌트를 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성,
3. 이때부터 Lexical Environment 컴포넌트와 Variable Environment 컴포넌트는 내용이 달라지는 경우가 있음.

렉시컬 환경은

• 환경 레코드,
• 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성.

환경 레코드

스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소

외부 렉시컬 환경에 대한 참조

• 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킴.
• 이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말함.

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

var 키워드로 선언한 변수는
오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따름.

let, const 키워드로 선언한 변수는
모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따름.