[JS] 실행 컨텍스트
📌 소스코드의 타입
- 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 내용이 다름
- 전역 코드(global code):
- 전역에 존재하는 소스코드
- 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 함
- var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결돼야 함
- 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성됨
- 함수 코드(function code):
- 함수 내부에 존재하는 소스코드
- 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 함
- 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 함
- 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성됨
- eval 코드(eval code):
- 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
- strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성함
- eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성됨
- 모듈 코드(module code):
- 모듈 내부에 존재하는 소스코드
- 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성함
- 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성됨
📌 소스코드의 평가와 실행
- 소스코드 평가 과정: 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록함
- 소스코드 실행 과정: 변수나 함수의 참조(소스코드 실행에 필요한 정보)를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해 취득함
📌 실행 컨텍스트의 역할
- 실행 컨텍스트:
- 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역
- 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 매커니즘
- 코드가 실행되려면 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요함 -> 실행 컨텍스트
- 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리됨
- 식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고, 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리함
📌 실행 컨텍스트 스택
- 실행 컨텍스트 스택(call stack): 코드의 실행 순서를 관리하는 스택 자료구조
- 코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트 스택에 실행 컨텍스트가 추가(push)되거나 제거(pop)됨
- 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트(실행 중인 실행 컨텍스트)는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트임
📌 렉시컬 환경
- 렉시컬 환경(Lexical Environment):
- 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조
- 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트
- 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리함 (스코프와 식별자를 관리함)
- 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소인 환경 레코드와, 외부 렉시컬 환경(해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경)을 가리키는 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성됨
📌 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정
아래 예제를 통해 어떻게 실행 컨텍스트가 생성되고 코드 실행 결과가 관리되는지, 그리고 실행 컨텍스트를 통해 식별자를 검색하는 과정을 알아보자.
1. 전역 객체 생성
- 전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성됨
- 전역 객체도 프로토타입 체인의 일원으로, Object.prototype을 상속받음
2. 전역 코드 평가
- 소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가함
- 전역 코드 평가 순서
I. 전역 실행 컨텍스트 생성
- 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시함
- 이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 중인 실행 컨텍스트가 됨
II. 전역 렉시컬 환경 생성
- 전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩함
II.I. 전역 환경 레코드 생성
- 전역 환경 레코드: 전역 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트
- 전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있음
II.I.I. 객체 환경 레코드 생성
- 객체 환경 레코드: 전역 환경 레코드를 구성하는 컴포넌트
- 전역 객체 생성에서 생성된 전역 객체인 BindingObject와 연결됨
- 전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨
- var 키워드로 선언한 변수는 선언 단계와 초기화 단계가 동시에 진행돼 코드 실행 단계에서 변수 선언문 이전에도 참조할 수 있음
- 예제의 전역 변수 x와 전역 함수 foo는 객체 환경 레코드를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨
II.I.II. 선언적 환경 레코드 생성
- let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리됨
- let, const 키워드로 선언한 변수는 선언 단계와 초기화 단계가 분리되어 진행되기 때문에 초기화 단계(런타임)에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대에 빠지게 됨
II.II. this 바인딩
- 일반적으로 전역 코드에서 this는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩됨
- this 바인딩은 전역 환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재함
II.III. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
- 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경(상위 스코프)을 가리킴
- 전역 코드를 포함하는 소스코드는 없으므로 전역 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 null이 할당됨 (렉시컬 환경이 스코프 체인의 종점에 존재함을 의미함)
3. 전역 코드 실행
- 전역 코드가 순차적으로 실행되어 변수 할당문이 실행되고 함수가 호출됨
- 식별자 결정: 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정하는 것
- 식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색함 (선언된 식별자는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록되어 있음)
4. foo 함수 코드 평가
- 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 함수 내부로 코드의 제어권이 이동하고 함수 코드를 평가하기 시작함
- 함수 코드 평가 순서
I. 함수 실행 컨텍스트 생성
- 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스택에 푸시됨
- 이때 함수 실행 컨텍스트는 실행 중인 실행 컨텍스트가 됨
II. 함수 렉시컬 환경 생성
- 함수 렉시컬 환경을 생성하고 함수 실행 컨텍스트에 바인딩함
II.I. 함수 환경 레코드 생성
- 함수 환경 레코드는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리함
II.II. this 바인딩
- 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩되며, 바인딩될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정됨
- 예제의 foo 함수는 일반 함수로 호출되었으므로 this는 전역 객체를 가리킴
II.III. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
- 함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당됨
- 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]가 렉시컬 스코프를 구현하는 메커니즘임
- 예제의 foo 함수는 전역 코드에 정의된 전역 함수이므로 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당됨
5. foo 함수 코드 실행
- 함수 코드가 순차적으로 실행되어 매개변수에 인수가 할당되고 변수 할당문이 실행되며, 중첩 함수가 호출됨
- 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하고 검색된 식별자에 값을 바인딩함
6. bar 함수(중첩 함수) 코드 평가
- 중첩 함수가 호출되면 중첩 함수 내부로 코드의 제어권이 이동하고 중첩 함수 코드를 평가하기 시작함
- 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경의 생성 과정은 함수 코드 평가와 동일함
7. bar 함수(중첩 함수) 코드 실행
- 중첩 함수의 소스코드가 순차적으로 실행되어 매개변수에 인수가 할당되고 변수 할당문이 실행됨
- 예제의 bar 함수 내부의 console.log가 실행됨
I. console 식별자 검색
- bar 함수 실행 컨텍스트의 bar 함수 렉시컬 환경에서 console 식별자를 검색하기 시작함
- console 식별자를 찾을때까지 스코프 체인 상의 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색함
- console 식별자는 객체 환경 레코드의 BindingObject를 통해 전역 객체에서 찾을 수 있음
II. log 메서드 검색
- console 객체에서 log 메서드를 검색함 (console 객체의 프로토타입 체인을 통해 메서드 검색함)
III. 표현식 a + b + x + y + z의 평가
- console.log 메서드에 전달할 인수, 즉 표현식을 평가하기 위해 a, b, x, y, z 식별자를 검색함
- a, x, y 식별자는 foo 함수 렉시컬 환경에서, b, z 식별자는 bar 함수 렉시컬 환경에서 검색됨
IV. console.log 메서드 호출
- 표현식이 평가되어 생성한 값 42를 console.log 메서드에 전달하여 호출함
8. bar 함수(중첩 함수) 코드 실행 종료
- 중첩 함수 코드에서 더 실행할 코드가 없으면 중첩 함수 코드의 실행이 종료됨
- 실행 컨텍스트 스택에서 중첩 함수 실행 컨텍스트가 pop되어 제거되고 함수 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 됨
- 중첩 함수의 실행 컨텍스트가 제거되었다고 렉시컬 환경까지 즉시 소멸되지는 않고 누군가에 의해 참조되지 않을 때 가비지 컬렉터에 의해 메모리 공간의 확보가 해제되어 소멸함
- 예제의 bar 함수 실행 컨텍스트가 스택에서 pop되고 foo 함수 실행 컨텍스트가 최상위 실행 컨텍스트가 됨
9. foo 함수 코드 실행 종료
- 함수 코드에서 더 실행할 코드가 없으면 함수 코드의 실행이 종료됨
- 실행 컨텍스트 스택에서 함수 실행 컨텍스트가 pop되어 제거되고 전역 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 됨
10. 전역 코드 실행 종료
- 전역 코드에서 더 실행할 코드가 없으면 전역 코드의 실행이 종료됨
- 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 pop되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지 않게 됨
📌 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 블록(함수, if문, for문, while문, try/catch문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따름
- 코드 블록 내에 let/const 키워드로 변수가 선언되면 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 함
- 이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체함
- 이때 새롭게 생성된 코드 블록을 위한 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 해당 코드 블록이 실행되기 이전의 렉시컬 환경을 가리킴
참고문헌 및 출처 : 모던 자바스크립트 Deep Dive (이웅모)