[모던 자바스크립트 Deep Dive]23장 실행 컨텍스트

Posted Aug 4, 2022

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23.1 소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분하고, 이는 실행 컨텍스트를 생성
소스코드 타입에 따라 실행 컨텍스트 생성 과정과 관리가 달라진다.

1. 전역 코드

전역에 존재하는 소스코드
- 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 불포함
전역 변수를 관리하기 위해 전역 스코프 생성
전역 객체와 연결되어 있음
- var 키워드로 선언된 전역 변수, 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조해야하기 때문
전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트 생성

2. 함수 코드

지역 스코프 생성
- 이를 스코프 체인에 연결
지역 변수, 매개변수 arguments 객체 관리
함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트 생성

3. `eval` 코드

strict mode에서 독자적인 스코프를 생성
eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트 생성

4. 모듈 코드

모듈별로 독립적인 모듈 스코프 생성
모듈 코드가 평가되면 모듈 생성 컨텍스트 생성

23.2 소스코드의 평가와 실행

소스코드의 평가
1. 실행 컨텍스트를 생성
2. 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행
3. 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 등록
소스코드의 실행
1. 선언문을 제외한 소스코드를 순차적 실행(런타임 시작)
2. 소스코드 실행에 필요한 정보를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 검색해서 취득
  1. 변수나 함수의 참조 등
3. 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록
  1. 변수 값의 변경 등

23.3 실행 컨텍스트의 역할

스코프를 구분하여 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 등록 및 상태 변화 관리
스코프 체인을 생성해 이를 통해 식별자 검색
실행 중인 코드 실행 순서를 변경하고 되돌아갈 수도 있어야 함

자바스크립트 엔진의 코드 평가 및 실행

  
// 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); // 130
}

// 함수 호출
foo(100);

// 메서드 호출
console.log(x + y); // 3

1. 전역 코드 평가

소스코드 평가 과정 실행
전역 코드의 변수와 함수 선언문 실행
생성된 전역 변수와 전역 함수를 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록
1. var 키워드로 선언된 전역 변수 ⇒ 전역 객체의 프로퍼티
2. 함수 선언문으로 정의된 전역 함수 ⇒ 전역 객체의 메서드

2. 전역 코드 실행

런타임이 시작되어 전역 코드를 순차적 실행
전역 변수에 값을 할당 및 함수 호출
1. 함수가 호출되면 전역 코드 실행을 멈추고 코드 실행 순서를 변경해 함수 내부로 진입

3. 함수 코드 평가

매개변수와 지역 변수 선언문 먼저 실행
생성된 매개변수와 지역 변수를 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록
arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록
1. arguments 객체는 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용 가능
this 바인딩 결정

4. 함수 코드 실행

런타임이 시작되어 함수 코드를 순차적 실행
매개변수와 지역 변수에 값 할당
console.log 메서드 호출
1. 식별자 console을 스코프 체인을 통해 검색
2. console 식별자는 전역 객체에 프로퍼티로 존재해 전역 스코프를 통해 검색 가능
3. console 객체의 프로토타입 체인을 통해 log 프로퍼티 검색
4. a + x + y 평가
  1. 각 식별자를 스코프 체인을 통해 검색
console.log 메서드 실행 종료

23.4 실행 컨텍스트 스택

콜 스택으로도 불리며, 실행 컨텍스트를 스택 자료구조로 관리
코드의 실행 순서 관리
실행 중인 실행 컨텍스트(running execution context): 언제나 최상위에 존재하는, 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트

자바스크립트 엔진의 코드 평가 및 실행

  
const x = 1;

function foo () {
  const y = 2;

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

foo(); // 6

1. 전역 코드의 평가와 실행

전역 코드를 평가해 전역 실행 컨텍스트 생성
1. 전역 실행 컨텍스트에 전역 변수와 전역 함수(foo) 등록
실행 컨텍스트 스택에 전역 실행 컨텍스트 푸시
전역 코드 실행
1. 전역 변수에 값이 할당 및 전역 함수(foo) 호출

2. `foo` 함수 코드의 평가와 실행

foo 함수 호출 시 전역 코드 실행 일시 중단
1. 코드의 제어권이 foo 함수 내부로 이동
함수 코드를 평가해 **foo 함수 실행 컨텍스트 생성**
1. foo 함수 실행 컨텍스트에 지역 변수와 중첩 함수(bar) 등록
실행 컨텍스트 스택에 foo 함수 실행 컨텍스트 푸시
foo 함수 코드 실행
1. 지역 변수에 값이 할당되고 중첩 함수(bar) 호출

3. `bar` 함수 코드의 평가와 실행

bar 함수 호출 시 foo 함수 코드 실행 일시 중단
1. 코드의 제어권이 bar 함수 내부로 이동
함수 코드를 평가해 **bar 함수 실행 컨텍스트 생성**
1. bar 함수 실행 컨텍스트에 지역 변수등록
실행 컨텍스트 스택에 bar 함수 실행 컨텍스트 푸시
bar 함수 코드 실행
1. 지역 변수에 값이 할당되고 console.log 메서드 호출
실행 종료

4. `foo` 함수 코드로 복귀

코드의 제어권이 foo 함수로 이동
자바스크립트 엔진이 bar 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거
실행 종료

5. 전역 코드로 복귀

코드의 제어권이 전역 코드로 이동
자바스크립트 엔진이 foo 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거
전역 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거

23.5 렉시컬 환경

식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조
- 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프) 생성
- 식별자를 키로 등록, 식별자에 바인딩된 값을 관리
- 스코프를 구분하여 식별자를 등록 및 관리
실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트

실행 컨텍스트와 렉시컬 환경

실행 컨텍스트(execution context)는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성
생성 초기 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트는 하나의 동일한 렉시컬 환경 참조

렉시컬 환경의 구성 컴포넌트

환경 레코드(EnvironmentRecord)
- 스코프에 포함된 식별자 등록
- 등록된 식별자에 바인딩된 값 관리
- 소스코드 타입에 따라 관리 내용 달라짐
외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Reference)
- 상위 스코프(외부 렉시컬 환경)를 가리킴
- 이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인 구현

23.6 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

다음 예제를 통해 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정을 살펴본다.

  
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

23.6.1 전역 객체 생성

전역 코드 평가 이전 생성
빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체 포함
동작 환경에 따라 클라이언트 사이드 Web API 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체 포함
Object.prototype을 상속받기 때문에 프로토타입 체인의 일원이 됨

23.6.2 전역 코드 평가

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

비어있는 전역 실행 컨텍스트(Global Exeution Context) 생성
이를 실행 컨텍스트 스택에 푸시
이때 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트가 된다.

2. 전역 렉시컬 환경 생성

전역 렉시컬 환경(Global Lexical Environment) 생성
1. 렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성
이를 전역 실행 컨텍스트에 바인딩

2.1 전역 환경 레코드(Global Environment Record) 생성

전역 환경 레코드는 전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체 제공
- 즉 전역 스코프와 전역 객체 관리
전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성
- 객체 환경 레코드(Object Environment Record)
  - var 키워드로 선언한 전역 변수, 함수 선언문으로 정의한 전역 함수,빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체 관리
- 선언적 환경 레코드(Declarative Environment Record)
  - let, const 키워드로 선언한 전역 변수 관리

2.1.1 객체 환경 레코드 생성

객체 환경 레코드는 BindingObject 객체와 연결
- BindingObject: 전역 객체 생성 단계에서 생성된 전역 객체
BindingObject 객체를 통해 var 키워드로 선언한 전역 변수, 함수 선언문으로 정의한 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됨
객체 환경 레코드에서 식별자를 검색하면 전역 객체의 프로퍼티를 검색해 결과 반환
- 따라서 window 식별자를 생략하고 전역 객체의 프로퍼티와 메서드를 사용할 수 있다.

위 예제에서,

x 변수는 BindingObject 객체를 통해 전역 객체에 식별자를 키로 등록하고 undefined를 바인딩한다.
foo 함수는 BindingObject 객체를 통해 전역 객체에 식별자를 키로 등록하고 함수 객체를 즉시 할당한다.

2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

위 예제에서,

y 변수는 선언 단계와 초기화 단계 사이, 일시적 사각지대(TDZ)에 빠진다.
따라서 선언적 환경 레코드에 어떠한 값이 바인딩되어 있지 않다.

2.2 `this` 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this 바인딩
- 일반적으로 전역 코드에서는 this에 전역 객체 바인딩
전역 코드에서 this 참조 시 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩된 객체 반환

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조: 현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프
- 이를 통해 단방향 링크드 리스트 스코프 체인 구현
현재 평가 중인 소스 코드가 전역 코드인 경우, 전역 코드를 포함하는 소스코드는 없으므로 null 할당
- 이는 스코프 체인의 종점을 의미

23.6.3 전역 코드 실행

변수 할당문, 함수 호출문을 실행하기 위해서는 식별자 결정 과정을 거쳐야 한다.
식별자 결정(identifier resolution)
- 어느 스코프의 식별자를 참조할지 결정하는 과정
- 변수 할당문 또는 함수 호출문 실행 전 진행
식별자 결정을 위한 식별자 검색
- 실행 중인 실행 컨텍스트에서 시작한다.
  - 선언된 식별자라면 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록되어 있다.
- 식별자 검색에 실패하면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경에서 식별자를 검색한다.
- 전역 렉시컬 환경에서도 검색할 수 없다면 ReferenceError를 발생시킨다.

23.6.4 `foo` 함수 코드 평가

foo 함수 호출 시 전역 코드 실행 일시 중단 + foo 함수 내부로 코드 제어권 이동

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

foo 함수 실행 컨텍스트 생성
함수 렉시컬 환경이 완성되면 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에 푸시
실행 중인 실행 컨텍스트는 foo 함수 실행 컨텍스트가 된다.

2. 함수 렉시컬 환경 생성

foo 함수 렉시컬 환경(Global Lexical Environment) 생성
1. 렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성
이를 foo 함수 실행 컨텍스트에 바인딩

2.1 함수 환경 레코드(Global Environment Record) 생성

함수 환경 레코드는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수, 중첩 함수를 등록 및 관리

2.2 `this` 바인딩

함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this 바인딩
- 위 예제에선 일반 함수로 호출했으므로 전역 객체를 바인딩
foo 함수에서 this 참조 시 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩된 객체 반환

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 foo 함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조 할당
- 위 예제에선 전역 렉시컬 환경의 참조를 할당
자바스크립트 엔진은 함수 객체를 생성할 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스크의 렉시컬 환경을 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장 ⇒ 이를 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당

23.6.5 `foo` 함수 코드 실행

매개변수에 인수 할당, 변수 할당문 실행, 함수 호출을 위해 식별자 결정 진행
식별자 결정을 위해 식별자 검색 진행
검색된 식별자에 값을 바인딩

23.6.5 `bar` 함수 코드 평가

bar 함수 내부로 코드 제어권 이동
foo 함수와 동일한 방식으로 코드 평가

23.6.7 `bar` 함수 코드 실행

매개변수에 인수 할당, 변수 할당문 실행, 함수 호출을 위해 식별자 결정 진행
식별자 결정을 위해 식별자 검색 진행
검색된 식별자에 값을 바인딩
console.log(a + b + x + y + z); 실행

1. `console` 식별자 실행

스코프 체인에서 console 식별자 검색
- 스코프 체인: 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 시작, 외부 렉시컬 환경 참조로 이루어진 렉시컬 환경의 연속

위 예제에서 실행 중인 실행 컨텍스트인 bar 함수 실행 컨텍스트에서 식별자 검색
1. 없으므로 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 foo 함수 렉시컬 환경으로 이동
foo 함수 렉시컬 환경에서 식별자 검색
1. 없으므로 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 전역 렉시컬 환경으로 이동
전역 렉시컬 환경의 객체 환경 레코드의 BindingObejct를 통해 전역 객체에서 식별자 찾음

2. `log` 메서드 검색

console 객체에서 log 메서드 검색
- 프로토타입 체인을 통해 메서드를 검색한다.
console 객체는 직접 log 메서드를 가지고 있다.

3. 표현식 `a + b + x + y + z`의 평가

표현식을 평가하기 위해 스코프 체인에서 a, b, x, y, z 식별자를 검색
- a, x, y ⇒ foo 함수 렉시컬 환경에서 검색됨
- b, z ⇒ bar 함수 렉시컬 환경에서 검색됨

4. `console.log` 메서드 호출

표현식이 평가되어 생성된 값 42를 메서드에 전달하여 호출

23.6.8 `bar` 함수 코드 실행 종료

더 이상 실행할 코드가 없으면 코드 실행을 종료
실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트를 팝하여 제거
- 실행 중인 컨텍스트는 foo 실행 컨텍스트가 된다.
만약 bar 함수 렉시컬 환경을 누군가 참조하고 있다면 bar 함수 렉시컬 환경은 소멸하지 않는다.
- 렉시컬 환경은 실행 컨텍스트가 참조하는, 독립적인 객체이다.
- 렉시컬 환경 또한 다른 값처럼 참조되지 않을 경우에 가비지 컬렉터가 메모리 공간을 해제해 소멸한다.

23.6.9 `foo` 함수 코드 실행 종료

실행 컨텍스트 스택에서 foo 함수 실행 컨텍스트를 팝하여 제거
- 실행 중인 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트가 된다.

23.6.10 전역 코드 실행 종료

실행 컨텍스트 스택에서 전역 실행 컨텍스트를 팝하여 제거
실행 컨텍스트 스택은 비게 된다.

23.7 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

var 키워드로 선언한 변수는 함수 레벨 스코프를 따른다.
let, const 키워드로 선언한 변수는 블록 레벨 스코프를 따른다.

  
let x = 1;

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

console.log(x); // 1

if문의 코드 블록이 실행되면 블록 레벨 스코프를 생성한다.
선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새로 생성한다.
1. 이때 새로 생성된 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 if문이 실행되기 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킨다.
기존의 전역 렉시컬 환경을 새로 생성된 렉시컬 환경으로 교체한다.
if문의 실행이 종료되면 코드 블록이 실행되기 이전의 렉시컬 환경으로 되돌린다.
- 만약 for문의 변수 선언문에 let 키워드를 사용하면 반복 실행마다 코드 블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성한다.

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모던 자바스크립트 Deep Dive

This post is licensed under CC BY 4.0 by the author.

23.1 소스코드의 타입

1. 전역 코드

2. 함수 코드

3. eval 코드

4. 모듈 코드

23.2 소스코드의 평가와 실행

23.3 실행 컨텍스트의 역할

자바스크립트 엔진의 코드 평가 및 실행

1. 전역 코드 평가

2. 전역 코드 실행

3. 함수 코드 평가

4. 함수 코드 실행

23.4 실행 컨텍스트 스택

자바스크립트 엔진의 코드 평가 및 실행

1. 전역 코드의 평가와 실행

2. foo 함수 코드의 평가와 실행

3. bar 함수 코드의 평가와 실행

4. foo 함수 코드로 복귀

5. 전역 코드로 복귀

23.5 렉시컬 환경

실행 컨텍스트와 렉시컬 환경

렉시컬 환경의 구성 컴포넌트

23.6 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

23.6.1 전역 객체 생성

23.6.2 전역 코드 평가

1. 전역 실행 컨텍스트 생성

2. 전역 렉시컬 환경 생성

2.1 전역 환경 레코드(Global Environment Record) 생성

2.1.1 객체 환경 레코드 생성

2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

2.2 this 바인딩

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

23.6.3 전역 코드 실행

23.6.4 foo 함수 코드 평가

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

2. 함수 렉시컬 환경 생성

2.1 함수 환경 레코드(Global Environment Record) 생성

2.2 this 바인딩

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

23.6.5 foo 함수 코드 실행

23.6.5 bar 함수 코드 평가

23.6.7 bar 함수 코드 실행

1. console 식별자 실행

2. log 메서드 검색

3. 표현식 a + b + x + y + z의 평가

4. console.log 메서드 호출

23.6.8 bar 함수 코드 실행 종료

23.6.9 foo 함수 코드 실행 종료

23.6.10 전역 코드 실행 종료

23.7 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

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3. `eval` 코드

2. `foo` 함수 코드의 평가와 실행

3. `bar` 함수 코드의 평가와 실행

4. `foo` 함수 코드로 복귀

2.2 `this` 바인딩

23.6.4 `foo` 함수 코드 평가

2.2 `this` 바인딩

23.6.5 `foo` 함수 코드 실행

23.6.5 `bar` 함수 코드 평가

23.6.7 `bar` 함수 코드 실행

1. `console` 식별자 실행

2. `log` 메서드 검색

3. 표현식 `a + b + x + y + z`의 평가

4. `console.log` 메서드 호출

23.6.8 `bar` 함수 코드 실행 종료

23.6.9 `foo` 함수 코드 실행 종료