[ 모던 자바스크립트 스터디 ] 실행 컨텍스트

 

소스코드 타입

 

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분한다.

소스코드 타입	설명
전역 코드	전역에 존재하는 소스코드로, 전역에 정의된 함수나 클래스의 내부 코드는 포함되지 않는다.
함수 코드	함수 내부에 존재하는 소스코드로, 함수 내부에 중첩된 함수나 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
eval 코드	빌트인 전역함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다.
모듈 코드	모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 모듈 내부 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

 

 

소스코드를 왜 굳이 4가지 타입으로 나누었는가?

이 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

 

 

전역 코드

 

전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야한다.

var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를

전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다.

 

이를 위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

함수 코드

 

함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야한다.

그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야한다.

 

이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

eval 코드

 

eval 코드는 엄격모드에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다.

 

이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

모듈 코드

 

모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.

 

이를 위해 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

소스코드의 평가와 실행

 

자바스크립트 엔진은 소스코드를 '소스코드의 평가' 와 '소스코드의 실행' 과정으로 나누어 처리한다.

 

소스코드 평가 과정에서는 실행 컨텍스트를 생성하고

변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행해 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 하여

실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다.

 

소스코드 평가 과정이 끝난 후에는 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행된다.( == 런타임 시작)

이때 소스코드를 실행하면서 필요한 변수나 함수는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색되어 얻어진다.

 

변수 값의 변경 등 소스코드의 실행결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되게 된다.

 

 

 

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

 

 

위 코드는 아래와 같은 과정을 거쳐 실행된다.

 

1. 전역 코드 평가

2. 전역 코드 실행

3. 함수 코드 평가

4. 함수 코드 실행

 

 

1 에서는 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문을 실행하고,

그 결과로 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.

 

2 에서는 런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행된다.

이때 전역 변수에 값이 할당되고, 함수가 호출된다.

 

3 에서는 함수 코드 평가 과정을 거쳐 매개변수와 지역변수 선언문이 먼저 실행되고,

그 결과 생성된 매개변수와 지역변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다.

(또한 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고, this 바인딩도 결정된다)

 

4 에서는 함수 코드 평가 과정이 끝나고 런타임이 시작된다.

따라서 함수 소스코드가 순차적으로 실행된다.

이때 매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고 console.log 메서드가 호출된다.

 

이 console.log 메서드를 호출하기 위해 먼저 console을 스코프 체인을 통해 검색한다.

다음은 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다.

 

그 후 console.log 메서드에 전달된 표현식(a + x + y) 가 평가된다.

마찬가지로 a, x, y 는 각각 스코프 체인을 통해 검색된다.

 

console.log 메서드 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료되고

함수 호출 이전으로 돌아가 전역 코드 실행을 계속 한다.

 

 

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

 

이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트 인 것이다.

 

 

좀 더 구체적인 설명으로는

 

실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름) 을 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.

 

여기서 식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고,

코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

 

 

실행 컨텍스트 스택

 

내가 이 개념을 다시 볼 줄은 몰랐다.

예전에 리버싱 공부할 때 했었는데....

 

const x = 1;

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

foo(); // 6

 

위 코드에서 컨텍스트는 총 3개 생성된다.

 

전역 실행 컨텍스트, foo 함수 실행 컨텍스트, bar 함수 실행 컨텍스트.

 

이 세 실행 컨텍스트는 스택처럼 위로 쌓이게 된다.

코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트가 추가되고 제거된다.

 

전역 실행 컨텍스트 -> foo 함수 실행 컨텍스트 -> bar 함수 실행 컨텍스트

 

각 컨텍스트가 삭제(pop) 되는 과정은 위 과정의 반대가 되겠다.

 

 

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.

실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다.

 

 

 

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

 

소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가한다.

 

1. 전역 실행 컨텍스트 생성
2. 전역 렉시컬 환경 생성
   1. 전역 환경 레코드 생성
      1. 객체 환경 레코드 생성
      2. 선언적 환경 레코드 생성
   2. this 바인딩
   3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

 

세부 과정을 순서대로 살펴보자.

 

 

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성해 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.

 

 

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

 

 

2-1. 전역 환경 레코드 생성

렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성되기에,

첫 단계인 환경 레코드를 생성한다.

 

2-1-1. Object Environment Record 생성

객체 환경 레코드는 BindingObject 라고 불리는 객체와 연결된다.

BindingObject 는 전역 객체다.

 

 

2-1-2. Declarative Environment Record 생성

var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수 외의 선언(let, const 키워드 사용한 전역변수 혹은 함수표현식)은

선언적 환경 레코드에 등록되고 관리된다.

 

2-2. this binding

전역 코드에서 this 는 전역 객체를 가리키므로 전역 객체가 바인딩 된다.

 

 

2-3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

 

전역 렉시컬 환경은 외부 렉시컬 환경이 없으므로 참조에 null 이 들어간다.

 

 

 

이후 전역 코드가 실행되고, 실행되는 과정 중 foo 함수가 호출된다.

그럼 다시 전역에서 했던 것 처럼 foo 함수 코드 평가, foo 함수 실행 컨텍스트 생성, foo 함수 렉시컬 환경 생성, foo 함수 코드 실행을 거친다.

bar 도 마찬가지로 진행된다.

 

 

여기서 우리가 알아야할 것은, 만약 현재 실행중인 컨텍스트에서 특정 식별자를 찾을 수 없을 때는

해당 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 보며 검색을 시작한다는 점이다.

 

맨 마지막 console.log(x + y + z); 를 살펴보면 아래와 같이 동작한다.

 

1. console 식별자 검색

 

현재 실행 컨텍스트에 없으니 foo 함수 렉시컬 환경에서 검색하고, 거기에도 없으니 전역 렉시컬 환경에서 검색한다.

전역 렉시컬 환경은 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있고,

그중 console 식별자는 객체 환경 레코드의 BindingObject 를 통해 전역 객체에서 찾을 수 있다.

 

2. log 메서드 검색

 

console 식별자에 바인딩된 log 메서드를 검색한다.

이 때 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 메서드를 검색한다.

log 메서드는 상속된 것이 아닌 console 객체가 직접 소유하는 프로퍼티다.

 

 

3. x + y + z 평가

 

4. console.log 메서드 호출

 

 

이렇게 bar 함수까지 실행을 마쳤으면, 각 함수 코드는 실행을 종료한다.

 

 

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

 

var 키워드로 선언한 변수는 오직 함수의 코드블록만 지역 스코프로 인정하는 

함수 레벨 스코프를 따른다.

 

하지만 let, const 는 블록 레벨 스코프를 따른다.

 

let x = 1;

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

console.log(x); // 1

 

 

if 문의 코드 블록 내에 let 키워드로 변수가 선언되었기 때문에,

블록 레벨 스코프를 생성해야한다. 이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여

기존의 전역 렉시컬 환경을 교체한다.

 

이때 생성된 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 if 문 실행 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킨다.

 

 

 

이 부분이 책에서 상당히 어렵게 기술되어 있어서

읽어놓고 다시 돌아와서 정리한다.