[Javascript] 실행 컨텍스트

지난 글에 이어 오늘은 모던 자바스크립트 딥 다이브를 참고해서 실행 컨텍스트를 정리했다. 아직 제대로 이해를 못해서 단순 요약글에 그칠 예정이다. 나중에 이해가 되면 내가 이해하지 못했던 부분을 알기 쉽게 변경할 예정이다.

 

[이전 글]

[Javascript] 변수의 스코프, 호이스팅, TDZ

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실행 컨텍스트

실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고, 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다. 실행 컨텍스트를 알아야 자바스크립트가 어떻게 동작하는지 이해할 수 있다. 하나씩 차근차근 살펴보자!

소스 코드의 타입

ECMAScript에서는 소스코드를 전역코드, 함수코드, eval 코드, 모듈 코드 네 가지로 구분한다. 이 네 가지의 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성한다. 

 

1. 전역 코드 -> 전역 실행 컨텍스트

전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다. var 키워드로 선언된 전역 변수, 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 매서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 연결해야 한다. 이를 위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

2. 함수 코드 -> 함수 실행 컨텍스트

함수 코드는 지역 스코프를 생성하고, 지역 변수와 매개변수, arguments 객체를 과니해야 한다. 생성한 지역 스코프를 스코프 체인의 일원으로 연결도 해야 한다. 이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

3. eval 코드 -> eval 실행 컨텍스트

eval 코드는 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드이다. eval()이 뭔지 몰라서 MDN에 갔더니

경고: 주의: 문자열로부터 **eval()**을 실행하는 것은 엄청나게 위험합니다. eval()을 사용하면 해커가 위험한 코드를 사용할 수 있습니다. 아래에 eval을 절대 사용하지 말 것!을 확인하세요.

라는 엄청난 경고가 써있었다!! 일단 eval()은 문자로 표현된 자바스크립트 코드를 실행하는 함수라고 한다. 그리고 strict mode(엄격 모드)에서 eval 코드는 자신만의 독자적인 스코프를 생성하고, 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.

 

eval() - JavaScript | MDN

 

4. 모듈 코드 -> 모듈 실행 컨텍스트

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

소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 평가 과정을 거쳐 코드를 실행할 준비를 한다. 소스코드 평가 과정에서는 1. 실행 컨텍스트 생성 2. 변수, 함수 등의 선언문 먼저 실행 3. 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 하여 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다. 이때 변수 식별자는 undefined로 초기화가 된다.

 

평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행된다. 소스코드 실행에 필요한 정보는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색하여 참조한다. 만약 소스코드 실행 시 변수의 값이 변경된다면 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 그 결과가 다시 등록된다. 정리하면 소스코드 평가 과정에서는 변수의 선언문이 실행이 되고, 소스코드 실행 과정에서는 그 변수가 실행 컨텍스트에서 관리하고 있는지 확인 후 실행 컨텍스트에 등록이 되어 있으면 변수 할당문이 실행된다!

실행 컨텍스트의 역할

모던 자바스크립트 Deep Dive 예제 23-02

자바스크립트에서 이 예제가 평가되고 실행되는 과정을 알아보자. 1. 전역 코드 평가 2. 전역 코드 실행 3. 함수 코드 평가 4. 함수 코드 실행의 과정을 거친다. 

 

1. 전역 코드 평가

전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행된다. 그 결과 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다. var 키워드로 선언된 전역 변수, 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

 

2. 전역 코드 실행

평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행된다. 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출되면 전역 코드 실행을 멈추고 함수 내부로 진입한다.

 

3. 함수 코드 평가

함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입한다. 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과로 생성된 매개변수와 지역 변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다. 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정된다.

 

4. 함수 코드 실행

함수 평가 과정 이후 함수 코드가 순차적으로 실행된다. 매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고 console.log 매서드가 호출된다. console 식별자를 스코프 체인을 통해 검색하고, log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다. console.log 매서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료되고 함수 호출 이전으로 돌아가 전역 코드 실행을 이어간다.

 

이렇게 코드가 실행이 되기 위해서는 스코프와 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다. 실행 컨텍스트는 이 관리를 구현한 내부 매커니즘으로 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다. 실행 컨텍스트의 역할을 정리하면 다음과 같다.

1. 선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)을 스코프를 구분하여 등록하고, 상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리한다.
2. 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색한다.
3. 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경할 수 있고, 다시 되돌아갈 수 있다.

실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자와 스코프를 관리하고, 실행 컨텍스트 스택에서는 코드 실행 순서를 관리한다. 조금만 더 공부하면 '실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록'이라는 의미를 이해할 수 있을 것이다.

렉시컬 환경

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조이다. 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트인 렉시컬 환경은 두 개의 컴포넌트로 구성된다. 하나는 환경 레코드(Environment Record)이고 다른 하나는 외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Reference) 이다.

 

전자는 스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소이다.  '생성된 변수나 함수를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록'한다는 말을 이제 이해할 수 있다.외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 의미한다. 여기서 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 의미한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해서 스코프 체인을 구현한다. 

실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트 스택을 이해하려면 '스택(Stack)'이 무엇인지 알아야 한다. 스택은 자료구조에 나오는 개념으로 '후입선출(LIFO : Last-in First-Out)'로 이해하면 된다. 가장 먼저 들어온 데이터가 가장 나중에 나가고, 나중에 들어온 데이터가 먼저 나간다는 것이다. 

모던 자바스크립트 딥 다이브 예제 23-03

모던 자바스크립트 딥 다이브

1. 전역 코드를 평가한 뒤 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 이것을 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다. 전역 변수 x, 그리고 전역 함수 foo가 전역 실행 컨텍스트에 등록된다. 전역 코드가 실행되면 전역 변수 x에 값이 할당되고 전역 함수 foo가 호출된다.

 

2. 전역 함수 foo가 호출되면 전역 코드의 실행은 중단된다. 코드의 제어권이 foo 함수 내부로 이동한다. foo 함수 내부의 함수 코드 평가 결과 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고, 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다. foo 함수 실행 컨텍스트에는 지역 변수 y와 중첩 함수 bar가 등록된다. foo 함수가 실행되면 지역 변수 y에 값이 할당되고 중첩 함수 bar가 호출된다.

 

3. 중첩 함수 bar가 호출되면 앞과 마찬가지로 foo 함수 코드의 실행은 중단된다. 그리고 코드의 제어권이 bar 함수 내부로 이동한다. bar 함수 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다. 이번엔 bar 함수의 지역 변수 z가 bar 함수 실행 컨텍스트에 등록된다. 이후 bar 함수 코드가 실행되어 지역 변수 z에 값이 할당되고 console.log 메서드를 호출한다. 이후 bar 함수는 종료된다.

 

4. 다시 foo 함수 코드로 제어권이 이동한다. bar 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거한다. foo 함수도 실행할 코드가 없으므로 종료된다.

 

5. foo 함수가 종료되면 코드의 제어권은 전역 코드로 이동한다. 이번엔 foo 함수 실행 컨텍스트가 스택에서 제거된다. 이제는 실행할 전역 코드도 없으르모 전역 실행컨텍스트도 팝하여 제거된다.

 

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다. 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트이다. 그래서 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 실행 컨텍스트라고 부른다.