[모던 자바스크립트 Deep Dive] 23 실행 컨텍스트

• ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분. 4가지 타입의 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성
• 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트르 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문

소스코드의 타입	설명
전역 코드 global code	- 전역에 존재하는 소스코드. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음 - 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프 생성 - var키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 개체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 변수와 연결 - 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트 생성
함수 코드 function code	- 함수 내부에 존재하는 소스코드. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음 - 지역 스코프를 생성하고 지역변수, 매개변수, arguments 객체를 관리 - 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결 - 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트 생성
eval 코드 eval code	- 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 코드 - strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프 생성 - eval코드가 평가되면 eval 컨텍스트가 생성
모듈 코드 module code	- 모듈 내부에 존재하는 소스코드. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음 - 모듈별로 독립적인 스코프 생성 - 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트 생성

소스코드의 평가와 실행

• 자바스크립트는 "소스코드의 평가"와 "소스코드의 실행" 과정으로 나누어 처리
• 소스코드의 평가: 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프 (렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록
• 소스코드의 실행: 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행 (런타임). 소스코드 실행에 필요한 정보, 즉 변수나 함수의 참조를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색하여 취득. 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록 

소스코드의 평가와 실행

소스 코드의 평가와 실행 예시

실행 컨텍스트의 역할

• 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는데 필요한 환경을 제공하고 실행 결과를 실제로 관리하는 영역
  • 선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)를 스코프를 구분하여 등록하고 상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리해야 함
  • 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 함. 즉 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색할 수 있어야 함
  • 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(함수의 호출에 의한 변경 등)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 함
• 실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서를 관리를 구현한 내부 메커니즘. 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리
  • 식별자와 스코프: 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경
  • 코드 실행 순서: 실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트 스택

• 실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리
• 실행 컨텍스트는 스택 stack 자료 구조로 관리
• 실행 중인 실행 컨텍스트 running execution context: 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트. 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트

const x = 1;

function foo() {
  const y = 2;

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

  bar();
}

foo(); // 6

실행 컨텍스트 스택

렉시컬 환경

• 렉시컬 환경 lexical environment는 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 차몾를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트르 구성하는 컴포넌트
• 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리
• 실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment로 구성되어 있고, 초기에는 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조하나, 몇 가지 상황에 달라지는 경우가 있으나 이번 정리에서는 구분하지 않음
• 렉시컬 환경은 두개의 컴포넌트로 구성
  • 환경 레코드 environment record
    • 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소
    • 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있음
  • 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 outer lexical environment reference
    • 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킴
    • 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 뜻함
    • 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현

렉시컬 환경과 스코프 체인

렉시컬 환경의 구성 컴포넌트

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

foo(20); // 42

전역 객체 생성

전역 코드 평가

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

전역코드 실행

• 식별자 결정 indentifier resolution: 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정, 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자 검색 시작

전역 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경

foo 함수 코드 평가

1. 함수 실행 컨텍스트 생성
2. 함수 렉시컬 환경 생성
   1. 함수 환경 레코드 생성
   2. this 바인딩
   3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
      • 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프 결정

foo 함수 코드 실행

• 식별자 결정을 위해 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작
• 만약 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경으로 이동하여 식별자를 검색

foo 함수 코드의 실행

bar 함수 코드 평가

• foo 코드 평가와 같은 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경의 생성 과정 진행

bar 함수 코드 실행

1. console 식별자 검색
2. log 메서드 검색
3. 표현식 a + b + x + y + z의 평가
   • 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 시작하여 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 이어지는 렉시컬 환경의 연속에서 검색
4. console.log 메서드 호출

bar 함수 코드의 실행

bar 함수 코드 실행 종료

bar 함수 코드 종료

foo 함수 코드 실행 종료

foo 함수 코드 종료

전역 코드 실행 종료

• 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지 않게 됨

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

• let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록(함수, if 문, for 문, while문, try/catch 문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프 block-level scope를 따름
• 해당 코드 블록이 실행되면 해당 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프가 생성하고, 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체
• 이 때 새롭게 생성된 코드 블록을 위한 외부 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 해당 코드 블록이 실행되기 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킴
• 참고: var 키워드로 선언한 변수는 오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따름

let x = 1;

if (true) {
  let x = 10;
  console.log(x); // 10
}
console.log(x); // 1

if 문의 코드 블록이 실행되면 새로운 렉시컬 환경을 생성하여 기존의 렉시컬 환경을 교체

if 문의 코드 블록을 위한 렉시컬 환경에서 이전 렉시컬 환경으로 복귀