실행 컨텍스트 TIL - Git

『코어 자바스크립트』 에서 정리한 실행 컨텍스트 개념을 좀 더 깊이 공부하기 위해 『모던 자바스크립트 Deep Dive』 에 설명된 실행 컨텍스트 섹션을 비교해보고 다시 한 번 복습해보았다.

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실행 컨텍스트

소스코드의 타입

소스 코드(ECMAScript code, 실행 가능한 코드 executable code)는 4가지 타입으로 구분된다. 소스코드 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르다.

전역 코드 global code

• 전역에 존재하는 소스코드를 말한다.
• 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음.
• 전역 변수를 관리하기 위해 최상의 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다.
• val 키워드로 선언된 전역 변수, 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩, 참조하기 위해 전역 객체와 연결되어야 함.
• 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성됨.
  

함수 코드 function code

• 함수 내부에 존재하는 소스코드를 말한다.
• 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음.
• 함수 코드는 지역 스코프를 생성, 지역 변수, 매개 변수, arguments객체를 관리해야 함.
• 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 함.
• 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성.

eval 코드 eval code

• 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말함.
• strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성함.
• eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성.

모듈 코드 module code

• 모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말함.
• 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음.
• 모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성.
• 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성.

소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치며 코드를 실행하기 위한 준비를 한다. 자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정, 소스코드의 평가와 소스코드의 실행으로 나누어 처리함.

1. 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 등록한다.

2. 소스코드의 실행
   선언문을 제외한 소스코드 순차적으로 실행, 런타임 시작. 소스코드 실행에 필요한 정보, 변수나 함수의 참조를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득. 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록.

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); // 30
}

// 함수 호출 
foo(100);

// 메서드 호출
console.log(x + y); // 3

1. 전역 코드 평가
   전역코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록됨.
   이때 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨.
2. 전역 코드 실행
   런타임 시작. 전역 코드 순차적 실행
   전역 변수 값이 할당되고, 함수가 호출.
   함수가 호출되면 전역 코드 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입.
3. 함수 코드 평가
   코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입하면 함수 코드 평가 과정을 거쳐 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 함.
   매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행, 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록.
   함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 argument 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정됨.
4. 함수 코드 실행
   런타임 시작.함수 코드 순차적 실행.
   매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고, console.log메서드 호출.
   식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색한다. 하지만 console 식별자는 스코프 체인에 등록되어 있지 않고 전역 객체에 프로퍼티로 존재.
   log프로퍼티를 console객체의 프로토타입 체인을 통해 검색함.
   인수로 전달된 표현식 a + x + y가 평가됨.
   a, x, y 식별자는 스코프 체인을 통해 검색.
   함수 코드 실행 과정이 종료되고 전역 코드 실행은 계속한다.

정리

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

• 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프를 구분하여 등록하고 상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리할 수 있어야 함.
• 스코프는 중첩관계에 의해 스코프 체인을 형성. 즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색할 수 있어야 함.
• 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(예를 들어, 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 함.

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

실행 컨텍스트의 스택

실행 컨텍스트는 스택 Stack 자료구조로 관리된다.
이를 실행 컨텍스트 스택이라 부른다.
코드를 실행하면 코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트 스택에서 실행 컨텍스트가 추가 Push되고 제거 Pop된다.

• 실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.
• 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다.
• 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트 running execution context라 부른다.

렉시컬 환경

렉시컬 환경 Lexical Environment은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로, 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트다.

• 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리함.
• 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프)를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리.
• 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체다.
• 실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성됨.
  • 생성 초기 둘은 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조한다.
  • 이후 몇 가지 상활을 만나면 VariableEnvironment 컴포넌트를 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성하여 서로 달라지는 경우도 있다.

LexicalEnvironment 와 VariableEnvironment은 두 개의 컴포넌트로 구성된다.

1. 환경 레코드 Environment Record

• 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소.
• 소스타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있음.

2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 Outer Lexical Environment Reference

• 상위 스코프를 가리킨다. 외부 렉시컬 환경, 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말함.
• 이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현.

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

var 키워드로 선언한 변수는 오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따르지만 let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록(함수, if문, for문, while문, try/catch문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프 block-level scope를 따른다.

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

• if문 코드 블록의 실행이 종료되면 if문의 코드 블록이 실행되기 이전의 렉시컬 환경으로 되돌린다.

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참조 ✅

• 📚 『코어 자바스크립트』
  - 02. 실행 컨텍스트
• 📚 『모던 자바스크립트 Deep Dive』
  - 23장. 실행 컨텍스트