[ 모던 자바스크립트 ] 23. 실행 컨텍스트

1) 소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드(ECMAScript code)를 4가지 타입으로 구분한다.

소스코드의 타입	설명
전역 코드	전역에 존재하는 소스코드 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
함수 코드	함수 내부에 존재하는 소스코드 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
eval 코드	빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
모듈 코드	모듈 내부에 존재하는 소스코드 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

 

소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르다.

 

 

1. 전역 코드

전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다. 그리고 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참고하기 위해 전역 객체와 연결되어야 한다. 이를 위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

2. 함수 코드

함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다. 그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다. 이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

3. eval 코드

eval 코드는 strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다. 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

 

4. 모듈 코드

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

 

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2) 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 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다.

 

소스코드 평가 과정이 끝나면 비로소 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.

 

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3) 실행 컨텍스트의 역할

1. 전역 코드 평가

전역 코드를 실행하기에 앞서 먼저 전역 코드 평가 과정을 거치며 전역 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.

소스코드 평가 과정에서는 선언문만 먼저 실행한다. 따라서 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.

이때 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

 

 

2. 전역 코드 실행

전역 코드 평가 과정이 끝나면 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다. 이때 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.

함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

 

 

3. 함수 코드 평가

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.

 

 

4. 함수 코드 실행

함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.

함수 코드 실행 과정이 종료되면 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속한다.

 

 

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

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 관게에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색할 수 있어야 한다.
3. 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(예를 들어, 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 한다.

이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트다. 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

 

 

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

• 식별자, 스코프 → 렉시컬 환경
• 코드 실행 순서 → 실행 컨텍스트 스택

 

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4) 실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다. 이를 실행 컨텍스트 스택이라고 부른다.

코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트 스택에는 실행 컨텍스트가 추가(push)되고 제거(pop)된다.

 

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다.

실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨테스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트다. 이를 실행 중인 실행 컨텍스트라 부른다.

const x = 1;

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

foo();   // 6

 

 

1. 전역 코드 평가와 실행

자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.

• 전역 변수 x와 전역 함수 foo는 전역 실행 컨텍스트에 등록
• 전역 변수 x에 값 할당
• 전역 함수 foo 호출

 

2. foo 함수 코드의 평가와 실행

전역 함수 foo가 호출되면 전역 코드의 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권이 foo 함수 내부로 이동한다. 자바스크립트 엔진은 foo 함수 내부의 함수 코드를 평가하여 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.

• foo 함수의 지역 변수 y와 중첩 함수 bar는 foo 함수 실행 컨텍스트에 등록
• 지역 변수 y에 값 할당
• 중첩 함수 bar 호출

 

3. bar 함수 코드의 평가와 실행

중첩 함수 bar가 호출되면 foo 함수 코드의 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권이 bar 함수 내부로 이동한다. 자바스크립트 엔진은 bar 함수 내부의 함수 코드를 평가하여 bar 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.

• bar 함수의 지역 변수 z가 bar 함수 실행 컨텍스트에 등록
• 지역 변수 z에 값 할당
• console.log 메서드 호출
• bar 함수 종료

 

4. foo 함수 코드로 복귀

bar 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 foo 함수로 이동한다. 이때 자바스크립트 엔진은 bar 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거한다.

→ foo 함수 종료

 

 

5. 전역 코드로 복귀

foo 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 전역 코드로 이동한다. 이때 자바스크립트 엔진은 foo 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거한다. 그리고 더 이상 실행할 전역 코드가 남아 있지 않으므로 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 된다.

 

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5) 렉시컬 환경

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 커컴포넌트다.

즉, 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리한다.

렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리한다.

 

렉시컬 환경은 두 개의 컴포넌트로 구성된다.

 

1. 환경 레코드 (Environment Record)

스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소다. 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있다.

 

2. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 (Outer Lexical Environment Reference)

외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다. 이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

 

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6) 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

 

 

1. 전역 객체 생성

전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다.

 

 

2. 전역 코드 평가

1. 전역 실행 컨텍스트 실행

전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.

 

2. 전역 렉시컬 환경 생성

2.1. 전역 환경 레코드 생성

전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있다.

2.1.1. 객체 환경 레코드 생성

var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

※ BindingObject ⇒ “전역 객체 생성”에서 생성된 전역 객체

2.1.2. 선언적 환경 레코드 생성

let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리된다. 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않기 때문에 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없다.

 

2.2. this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다.

this 바인딩은 전역 환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재한다. (객체, 선언적 환경 레코드 X)

 

2.3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프를 가리킨다.

 

 

3. 전역 코드 실행

변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자인지 확인해야 한다. 또한 동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러 개 존재할 수도 있다. 따라서 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있다. 이를 식별자 결정이라 한다.

식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작한다. 만약 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색한다. (스코프 체인의 동작 원리)

 

4. foo 함수 코드 평가

foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 foo 함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다. 그리고 함수 코드를 평가하기 시작한다.

 

1. 함수 실행 컨텍스트 실행

먼저 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성한다. 생성된 함수 실행 컨텍스트는 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스택에 푸시된다.

 

2. 함수 렉시컬 환경 생성

foo 함수 렉시컬 환경을 생성하고 foo 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

 

2.1. 함수 환경 레코드 생성

매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역변수와 중첩 함수를 등록하고 관리한다.

 

2.2. this 바인딩

함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다.

 

2.3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

foo 함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당된다. 따라서 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

 

 

5. foo 함수 코드 실행

매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되며, 함수 bar가 호출된다.

식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작한다.

 

 

6. bar 함수 코드 평가

bar 함수가 호출되면 bar 함수 내부로 코드의 제어권이 이동한다.

(foo 함수 코드 평가와 동일)

 

 

7. bar 함수 코드 실행

매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행된다. 그리고 console.log(a + b + x+ y + z);가 실행된다.

 

1. console 식별자 검색

• console 식별자를 스코프 체인에서 검색한다.

2. log 메서드 검색

• console 객체에서 log 메서드를 검색한다.

3. 표현식 a + b + x + y + z의 평가

• a, b, x, y, z 식별자를 검색
• a, x, y → foo 함수 렉시컬 환경
• b, z → bar 함수 렉시컬 환경

4. console.log 메서드 호출

• 표현식 a + b + x + y + z가 평가되어 생성한 값을 console.log 메서드에 전달하여 호출한다.

 

 

8. bar 함수 코드 실행 종료

실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거된다.

실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트가 제거되었다고 해서 bar 함수 렉시컬 환경까지 즉시 소멸하는 것은 아니다. 렉시컬 환경은 실행 컨텍스트에 의해 참조되기는 하지만 독립적인 객체다.

객체를 포함한 모든 값은 누군가에 의해 참조되지 않을 때 비로소 가비지 컬렉터에 의해 메모리 공간의 확보가 해제되어 소멸한다.

 

 

9. foo 함수 코드 실행 종료

실행 컨텍스트 스택에서 foo 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거된다.

 

 

10. 전역 코드 실행 종료

실행 컨텍스트 스택에서 전역 실행 컨텍스트가 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 된다.

 

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7) 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

블록 레벨 스코프 ⇒ 함수, if 문, for 문, while 문, try/catch 문 등

let x = 1;

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

console.log(x);   // 1

 

선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체한다.

 

 

 

 

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출처: 이웅모, 『모던 자바스크립트 Deep Dive』 - 위키북스