실행 컨텍스트

• excution context
• 자바스크립트에서 말하는 실행 컨텍스트란, 실행 가능한 코드가 실행되는 환경, 실행되기 위해 필요한 환경

실행 컨텍스트를 왜 알아야 할까?

• 실행 컨텍스트를 이해하면 다음과 같은 방식을 이해할 수 있다.
  - 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 바인딩된 값을 관리하는 방식
  • 호이스팅이 발생하는 이유
  • 클로저의 동작 방식
  • 태스크 큐(task queue)와 함께 동작하는 이벤트 핸들러, 비동기 처리 방식

소스코드의 타입

• ECMAScript 사양은 소스 코드를 4가지 타입으로 구분한다.
  1. 전역 코드
  2. 함수 코드
  3. eval 코드
  4. 모듈 코드
• 소스 코드를 4가지 타입으로 구분하는 이유는 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

1. 전역 코드

• 전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다.
• 그리고 전역 변수와 전역 함수를 전역 객체 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결한다.
• 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

2. 함수 코드

• 함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개 변수, arguments 객체를 관리한다.
• 그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다.
• 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

3. eval 코드

• 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스 코드
• eval 코드는 strict mode에서 자신만의 독자적은 스코프를 생성한다.
• eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

4. 모듈 코드

• 모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.
• 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

소스코드의 평가와 실행

• 자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정으로 나누어 처리한다.

1. 소스코드의 평가
2. 소스코드의 실행

1. 소스코드의 평가

• 평가 과정에서는 실행 컨텍스트를 생성 하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 렉시컬 환경의 환경 레코드(실행 컨텍스트가 관리하는 스코프)에 등록한다.

2. 소스코드의 실행

• 평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행(런타임)된다.
• 소스코드 실행에 필요한 정보(변수나 함수의 참조 등)는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득한다.

• 예시

var x;
x = 1;

• 자바스크립트는 평가와 실행 2개의 과정으로 나누어 처리한다.
• 평가 과정에서는 변수 선언문인 var x; 를 먼저 실행하고 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록해 undefined로 초기화한다.

• 평가 과정이 끝나면 런타임이 실행되고 x = 1;이 실행된다. 이 때, 변수에 값을 할당하려면 변수 x가 이미 선언되었는지 확인해야 하므로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프를 참조해 선언되었다면 실행 컨텍스트에 등록하여 관리한다.

실행 컨텍스트의 역할

1. 전역 코드 평가
2. 전역 코드 실행
3. 함수 코드 평가
4. 함수 코드 실행

const x = 1;
const y = 2;

function foo(a) {
  const x = 10;
  const y = 20;
  
  console.log(a + x + y);
}

foo(30);

console.log(x + y);

// 결과
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1. 전역 코드 평가

• 전역 코드를 실행하기 전 선언문만 먼저 실행하는 평가 과정을 거친다.
• 따라서, 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.
• 위 코드에서는 변수 x와 y, 함수 foo 가 먼저 선언되고 전역 스코프에 등록된다.

2. 전역 코드 실행

• 전역 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작된다. 이 때, 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.
• 함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 함수 내부로 진입한다.
• 위 코드에서는 전역 변수 x와 y에 값이 할당되고 foo 함수 내부로 진입한다.

3. 함수 코드 평가

• 함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기 앞서 함수 평가 과정을 거치며 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
• 이 때, 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 매개변수와 지역 변수가 - 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다.
• 또한, 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정된다.
• 위 코드에서는 매개변수, 함수 내부 변수 x와 y가 지역 스코프에 등록된다.

4. 함수 코드 실행

• 함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작된다. 이 때, 매개 변수와 지역 변수에 값이 할당된다.
• 위 코드에서는 매개변수와 함수 내부 변수 x와 y에 값이 할당되고 console.log 메서드를 호출한다.
• console.log 메서드를 호출할 때, 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색한다.
• 지역 스코프에서부터 상위 스코프인 전역 스코프를 연결해서 검색하는데 console 식별자는 스코프 체인에 등록되어 있는 것이 아닌 전역 객체의 프로퍼티로 존재한다.
• 이는 전역 객체의 프로퍼티도 전역 변수처럼 검색이 가능하다는 것을 의미한다.
• console 식별자를 찾으면 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다.
• 그 후, 인수로 전달된 표현식 a+x+y 가 평가되고 a, x, y 식별자는 스코프 체인을 통해 검색된다.
• console.log 메서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료되고 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속한다.

5. 정리

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

• 이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트이다.
• 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.
• 식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

실행 컨텍스트 스택

const x = 1;

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

foo();

// 결과
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• 위 예제는 전역 코드와 함수 코드로 이루어져 있다.
• 자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가해 전역 실행 컨텍스트를 생성한다.
• 그리고 함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.
• 이 때, 생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다. 이를 실행 컨텍스트 스택이라 한다.

렉시컬 환경

• 렉시컬 환경(Lexical Environment)은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트이다.
• 실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행을 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리한다.
• 렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프)를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리한다.
• 렉시컬 환경은 두 개의 컴포넌트로 구성된다.
  1. 환경 레코드(Environment Record)
  2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Reference)

1. 환경 레코드

• 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소이다.
• 환경 레코드는 소스코드의 타입테 따라 관리하는 내용에 차이가 있다.

2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조

• 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 스코프의 상위 스코프를 가리킨다.
• 이 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

• 실행 컨텍스트가 소스 코드를 실행하기 위해 필요한 것들을 관리하는 내부 메커니즘이라며, 실행 컨텍스트가 렉시컬 환경을 관리하고 있다고 한다. 즉 위에서 실행 컨텍스트는 실행하고 있는 함수 내의 변수 상태를 저장하고 있다고 했는데, 실행 컨텍스트가 이를 렉시컬 환경이라는 객체에 저장해두고 변경이 있을 때마다 업데이트하고 필요할 때 접근해서 갖다 쓰는 것인 듯하다.