JS 실행컨텍스트?...그게 뭔데요?...

실행 컨텍스트

• 실행 컨텍스트는 JS의 동작원리를 담고있는 핵심개념 잘 이해하기만 하면 스코프기반으로 식별자,식별자에 바인딩된값을 관리하는방법이나 호이스팅이 생기는 이유, 클로저의 동작방식, 태스크 큐, 함께 동작하는 이벤트 핸들러, 비동기 처리방식을 이해하기 쉽다고한다

소스코드의 타입

• ES사양은 소스코드를 4가지타입으로 구분한다고한다 해당 4가지타입의 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성

• 4가지로 구분하는 이유는 타입에따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 내용이 달라서

1.전역코드

전역코드는 전역변수를 관리하기위해서 최상위 스코프인 전역스코프를 만들어야한다 var 키워드로 만들어진 전역변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해서 전역 객체와 연결되어야한다 전역코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다

2.함수코드

함수코드는 지역스코프를 만들고 지역변수,매개변수, args 객체를 관리해야한다 생성한 지역 스코프를 전역스코프에서 시작하는 스코프체인의 하나로 연결해야한다 함수코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성

3. eval 코드

eval 코드는 strict 모드 에서 자신만의 독자적인 스코프를 만든다 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다

4. 모듈코드

모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 만든다 이를 위해 모듈코드가 평가되면 모듈 실행컨텍스트가 생성된다

 

소스코드의 평가와 실행

• 모든 소스코드는 실행하기전에 평가 과정을 거치고 코드를 실행하기 위한 준비를 한다 JS엔진은 소스코드를 2개의 과정 , 소스코드의 평가 와 실행 과정으로 나누어서 처리한다
• 평가 과정에선 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행해서 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬환경의 환경 레코드) 에 등록한다
• 평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행된다 런타임이 시작됨 소스코드 실행에 필요한 정보 , 변수나 함수의 참조를 실행컨텍스트가 관리하는 스코프에서 찾아서 가져온다 변수값의 변경 등 소스코드의 실행결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록

JS엔진은 위 예제를 2개의 과정으로 나누어 처리 평가 와 실행 평가 과정에서 변수 선언문 var x 를 먼저 실행 생성된 변수 식별자 x 는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined 로 초기화

 

 

• 평가가 끝나면 실행과정이 시작된다 변수 선언문 var x 는 소스코드 평가과정에서 이미 실행이 완료됨 실행과정에서는 변수 할당문 x = 1 만 실행이됨 x 변수에 값을 할당하려면 먼저 x 변수가 선언되었는지 확인이 필요함
• 확인을 위해 실행컨텍스트가 관리하는 스코프에 x 변수가 등록되었나 체크 x변수가 선언됫는지 확인 x변수가 실행컨텍스트 스코프에 등록되어있다면 이미 평가과정에서 선언문이 실행되서 등록이 된것 값을 할당하고 할당 결과를 실행컨텍스트에 등록해서 관리

 

실행 컨텍스트의 역할

예제등장 전역코드와 함수코드로 구성

 

1. 전역코드평가

• 실행하기 전에 전역코드 평가 과정을 거치고 전역코드를 실행하기위한 준비를한다 소스코드 평가과정에선 선언문만 먼저 실행 전역코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고 생성된 전역변수와 전역함수가 실행컨텍스트가 관리하는 전역스코프에 등록 var 키워드로 선언된 전연변수와 함수 선언문으로 정의된 전역함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다

2.전역코드실행

• 전역코드 평가 과정이 끝나면 런타임이시작, 전역코드가 순차적으로 실행 전역 변수에 값이할당되고 , 함수가 호출 함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수내부로 진입한다

3. 함수코드평가

• 함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기 전에 함수 코드 평가 과정을 거치고 함수코드를 실행하기위한 준비를 한다 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고 결과적으로 생성된 매개변수와 지역변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록된다 함수 내부에서 지역변수처럼 사용할수있는 args 객체가 생성되어 지역스코프에 등록되고 this바인딩도 결정

4.함수코드실행

• 함수코드 평가과정이 끝나면 런타임이 시작되고 코드가 순차적으로 실행된다 매개변수와 지역변수에 값이 할당되고 console.log 메서드가 호출 console.log 메서드를 호출하려면 식별자인 console을 스코프체인을 통해 검색한다 함수코드의 지역 스코프는 상위 스코프인 전역 스코프와 연결되어야함 console 식별자는 스코프체인에 등록되어 있지않고 전역 객체에 프로퍼티로 존재 전역 객체의 프로퍼티가 전역 변수처럼 전역 스코프를 통해 검색 가능해야 한다는것을 의미
• log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색 console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식 a + x + y 가 평가됨 각각의 식별자는 스코프체인을 통해 검색 console.log 메서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행과정이 종료되고 함수 호출 이전으로 돌아가서 전역 코드 실행을 계속한다
• 코드가 실행되려면 스코프를 구분하고 식별자와 바인딩된 값이 관리되어야함 중첩관계에 의해 스코프체인을 형성하여 식별자를 검색가능해야함 전역객체의 프로퍼티도 전역 변수처럼 검색가능해야한다
• 함수 호출이 종료되면 호출 이전으로 돌아가기위해 현재 실행중인 코드와 이전에 실행하던 코드를 구분해서 관리해야한다 코드가 실행되려면 다음과 같이 스코프 , 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다

1. 선언에 의해 생성된 모든식별자(변수,함수,클래스)를 스코프를 구분하여 등록하고 상태변화를 지속적으로 관리해야한다

2.스코프는 중첩관계에 의해 스코프 체인을 형성해야함,스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색가능해야한다

3.현재 실행중인 코드의 실행순서를 변경할수있어야 하고 다시 되돌아갈수도있어야한다

• 이 모든것을 관리하는것이 실행컨텍스트 실행컨텍스트는 소스코드를 실행하는데 필요한환경을 제공하고 실행결과를 실제로 관리하는 영역
• 실행 컨텍스트는 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행순서관리를 구현한 내부메커니즘으로 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리한다
• 식별자, 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬환경으로 관리하고 코드 실행순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다

실행 컨텍스트 스택

 

 

• 소스코드 타입으로 분류할때 전역코드와 함수코드로 이루어져있다 JS엔진은 먼저 전역코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성 함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성한다
• 생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리 실행 컨텍스트 스택이라고 불른다
• 코드를 실행되면 코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트 스택에는 다음과 같이 실행컨텍스트가 추가 되고 제거 됨

1. 전역 코드의 평가와 실행

• JS엔진은 먼저 전역코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다 전역변수 x ,전역함수 foo 전역 실행 컨텍스트에 등록 전역코드가 실행되기 시작하면 전역변수 x 에 값이 할당되고 전역함수 foo 가 호출됨

2. foo 함수 코드의 평가와 실행

• foo가 호출되면 전역 코드의 실행은 중단되고 코드의 제어권이 foo 함수내부로 이동 JS엔진은 foo 함수 내부의 함수 코드를 평가해서 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성, 실행 컨텍스트에 푸시한다 foo함수의 지역변수 y 와 중첩함수가 bar 가 foo 함수 실행컨텍스트에 등록된다 foo함수 코드가 실행되기 시작하면 y에 값이 할당되고 중첩함수 bar 가 호출된다

3. bar 함수 코드의 평가와 실행

• 중첩함수 bar 가 호출되면 foo 함수 코드의 실행은 중단되고 코드의 제어권이 bar 함수내부로 이동한다 JS엔진은 bar 함수 내부의 함수코드를 평가, bar 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행컨텍스트에 푸시 bar함수의 지역변수 z 가 bar 함수 실행 컨텍스트에 등록 bar함수 코드가 실행되기 시작해서 지역변수 z에 값이 할당되고 console.log 메서드를 호출한이후 bar 함수가 종료된다

4. foo 함수 코드로 복귀

• bar함수가 종료되면 제어권은 다시 foo 함수로 이동 JS엔진은 bar함수 실행컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝해서 제거 foo 함수는 더이상 실행할코드가 없으므로 종료됨

5.전역 코드로 복귀

• foo 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 전역코드로 이동 JS엔진은 foo함수 실행 컨텍스트를 싱행 컨텍스트스택에서 팝해서 제거 더이상 전역코드가 남아있지않으면 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되서 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남지않는다
• 실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다 소스코드가 평가되면 실행컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 쌓인다 실행컨텍스트 스택의 최상에 존재하는 실행 컨텍스는 언제나 현재 실행중인 코드의 실행 컨텍스트다 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행컨텍스트를 실행중인 실행 컨텍스트라고 부른다

렉시컬 환경

• 렉시컬 환경은 식별자, 식별자에 바인딩된 값 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조, 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트다 실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉시컬환경은 스코프와 식별자를 관리

렉시컬환경은 키와 값을 갖는 객체형태의 스코프를 생성 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된값을 관리 렉시컬환경은 스코프를 구분, 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을하는 렉시컬 스코프의 실체

• 생성초기에 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironmet 컴포넌트는 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조 몇가지 상황이 생기면 VariableEnvironmet 컴포넌트를 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성 VariableEnvironmet, LexicalEnvironment 각각의 컴포넌트는 내용이 달라지는 경우도 생김
• (strict mode, eval , try/catch 를 염두하지않고 렉시컬환경을 통일해서 설명하겠음)
• 렉시컬환경은 다음과 같이 두개의 컴포넌트로 구성

 

• 환경 레코드 스코프에 포함된 식별자를 등록, 등록된 식별자에 바인딩 된 값을 관리하는 저장소 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 생김
• 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다 상위 스코프란 외부렉시컬 환경, 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위코드의 렉시컬환경을 말함 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프체인 구현

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색과정

어떻게 실행 컨텍스트가 생성되고 실행결과가 관리되는지 어떻게 실행컨텍스트를 통해 식별자를 검색하는지 확인해보자

 

전역 객체 생성

• 전역객체는 전역코드가 평가되기 전에 생성 전역객체에는 빌트인 전역프로퍼티와 빌트인 전역함수 , 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작환경에 따라 클라이언트 사이드 web API 또는 특정환경을 위한 호스트 객체를 포함한다
• 전역객체도 Object.prototype 을 상속받는다 프로토타입 체인의 일원이다

전역 코드 평가

• 소스코드가 로드되면 JS엔진은 전역 코드를 평가한다 코드 평가는 다음과 같은 순서로 진행

1. 전역 실행컨텍스트생성
2. 전역 렉시컬 환경생성 2.1 전역 환경 레코드 생성 2.1.1 객체 환경 레코드 생성 2.1.2 선언적 환경레코드 생성2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
3. 2.2 this 바인딩

• 위 과정을 거쳐 생성된 전역 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경은 다음과 같다

1. 전역 실행 컨텍스트생성

• 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성해서 실행 컨텍스트 스택에 푸시 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위 , 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다

2.전역 렉시컬 환경 생성

• 전역 렉시컬 환경을 생성, 전역 실행 컨텍스트에 바인딩

23.5 렉시컬환경에서 보앗듯이 렉시컬환경은 2개의 컴포넌트 , 즉 환경레코드와 외부 렉시컬 환경에대한 참조로 구성

2.1 전역 환경 레코드 생성

• 전역 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트인 전역 환경 레코드는 전역변수를 관리하는 전역 스코프 , 전역 객체 의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인전역함수, 표준 빌트인 객체를 제공
• 모든 전역변수가 전역 객체의 프로퍼티가 되는 ES6의 let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지않고 개념적인 블록 내에 존재
  • 기존의 var 로 선언한 전역변수와 ES6 let, const키워드로 선언한 전역 변수를 구분하여, 관리하기위해전역스코프 역할을하는 전역 환경 레코드는 객체환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있다
• 객체 환경 레코드는 기존의 전역객체가 관리하던 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역함수, 표준 빌트인 객체를 관리하고 선언적 환경레코드는 let , const 로 선언한 전역변수를 관리한다

2.1.1 객체 환경 레코드 생성

• 전역 환경 레코드를 구성하는 컴포넌트인 객체 환경 레코드는 BindingObject 라고 부르는 객체와 연결된다 BindingObject는 전역 객체 생성에서 생성된 적역 객체다
• 전역 코드 평과 과정중에 var 로 선언한 전역변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경레코드의 객체환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다 이때 등록된 식별자를 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에서 검색하면 전역 객체의 프로퍼티를 검색해서 반환한다
• var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역함수가 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 되고 전역객체를 가리키는 식별자없이 전역객체의 프로퍼티를참조 할수있는 메커니즘이다

전역변수 x 와 전역함수 foo 는 객체 환경 레코드를 통해 객체 환경레코드의 BindingObject에 바인딩되어있는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다

 

x 변수는 var 로 선언한 변수다. 선언단계와 초기화 단계가 동시에 진행된다 전역코드 평가시점에 객체 환경 레코드에 바인딩된BindingObject를통해 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한다음 암묵적으로 undefined를 바인딩한다

var 키워드로 선언한 변수는 코드실행단계 에서 변수선언문 이전에도 참조가 가능하다 단 변수선언문 이전에 참조한 변수의 값은 언제나 undefined 이다 var 키워드로 선언한 변수에 할당한 함수표현식도 이와 동일하게 동작 변수 호이스팅이 생기는 원인

함수 선언문으로 정의한 함수가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 객체환경레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 키로등록하고 생성된함수객체를 즉시 할당 변수호이스팅과 함수 호이스팅의 차이 함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출가능

2.1.2 선언적 환경 레코드 생성

• var 키워드로 선언한 전역변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수 이외의 선언 let, const 로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리된다

• let , const 키워드로 선언한 전역변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지않고 개념적인 블록 내에존재 개념적인 블록이 전역 환경 레코드의 선언적환경 레코드다 전역변수 y 는 let, const 키워드로 선언한 변수이므로 전역 객체의 프로퍼티가 되지않기 때문에 window.y와 같이 전역 객체의 프로퍼티로 참조불가 const 로 선언한 변수는 선언 , 초기화 단계가 분리되어 진행 초기화 단계 런타임에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달전에 일시적 사각지대에 빠진다
• y 변수에 바인딩된 <uninitialized> 는 초기화 단계가 진행되지않아 변수에 접근불가함을 나타내기위한 표현 실제로 바인딩된것은 아님
• let ,const 로 선언한 변수도 변수 호이스팅이 발생한다 단 let,const 로 선언한 변수는 런타임에 컨트롤이 변수선언문에 도달전까지 일시적 사각지대에 빠지기때문에 참조불가하다

2.2 this 바인딩

• 전역환경레코드의 [[[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩됨 전역코드에서 this는 전역 객체를 가리키므로 전역환경레코드 [[GlobalThisValue]] 내부슬롯엔 전역객체가 바인딩된다 전역코드에서 this를 참조하면 전역환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부슬롯에 바인딩되어있는 객체가 반환

• 전역환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선억적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없다 this 바인딩은 전역환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재

2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

• 외부 렉시컬환경에 대한 참조는 현재 평가중인 소스코드를 포함하는 외부소스코드의 렉시컬환경 , 상위 스코프를 가리킨다 이걸로 단방향 링크드 리스트인 스코프체인을 구성
• 현재 평가중인 코드는 전역 코드다 전역 코드를 포함하는 소스코드는 없으므로 전역 렉시컬환경의 외부 렉시컬환경에 대한 참조에 null이 해당 전역렉시컬환경이 스코프체인의 종점에 존재함을 뜻한다

전역 코드실행

• 전역코드가 순차적으로 실행되기 시작 변수 할당문이 실행되어 전역변수 x,y 에 값이 할당 foo 함수가 호출됨

• 변수 할당문 , 호출문을 실행하려면 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자를 확인해야함 선언되징낳는 식별자는 참조불가, 할당 , 호출도 불가 식별자는 스코프가 다르면 같은이름 가질수잇음 동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러개 존재가능 어느스코프의 식별자를 참조하면되는지 결정하는것이 식별자 결정이라 한다
• 식별자 결정을 위해 식별자를 검색할때는 실행중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색한다 선언된 식별자는 실행 컨텍스트의 렉시컬환경 레코드에 등록
• 실행중인 실행컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트이므로 전역 렉시컬 환경에서 식별자 x, y ,foo 를 검색하기 시작 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자 검색이 불가하면 외부 렉시컬환경에 대한참조가 가리키는 렉시컬환경 , 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색
• 이것이 스코프체인의 동작원리 전역렉시컬 환경은 스코프체인의 종점이라서 전역 렉시컬환경에서 검색불가한 식별자는 참조에러를 발생
• 실행컨텍스트는 소스코드를 실행하기 위해 필요한 환경을제공 코드의 실행결과를 실제로 관리하는 영역이다

위 자료는 모던 딥다이브 자바스크립트에 나와있는 내용을 개인적인 의견을 덧붙혀서 정리한 내용입니다