자바스크립트 실행 컨텍스트 Execution Context 뜯어 보기

📌  실행 컨텍스트 공부해야하는 이유

 

실행 컨텍스트는 자바스크립트 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념이다 ⭐⭐⭐

 

✔ 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩 된 값을 관리하는 방식

✔ 호이스팅이 발생하는 이유

✔ 클로저의 동작 방식

✔ 태스크 큐와 함께 동작하는 이벤트 헨들러

✔ 비동기 처리의 동작 방식

 

실행 컨텍스트를 이해했을 때, 이 모든 것을 자연스럽게 습득할 수 있다.

 

 

📌  실행 컨텍스트execution context

 

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

 

✔ 선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스..)들을 스코프를 구분하여 등록하고

    상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리해야 한다.

✔ 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다.

    즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색할 수 있어야 한다.

✔ 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(ex. 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며,

    다시 되돌아 갈 수도 있어야 한다.

 

이 모오든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트다.

실행 컨텍스트는 식별자 를 등록하고 관리하는 스코프 와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘으로,

모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고, 관리된다.

 

-->  식별자 와 스코프 는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경 으로 관리하고,

-->  코드 실행 순서 는 실행 컨텍스트의 스택 으로 관리한다.

 

 

📌  ECMA script code

 

ECMA script 사양은 소스 코드(ECMA script code)를 4가지 타입으로 구분한다.

ECMA script code를 알아야하는 이유는, 이 코드들이 실행 컨텍스트를 생성하기 때문이다.

또한 이 4가지는 서로 다른 실행 컨텍스트 생성 과정과 관리 내용을 다룬다.

 

전역 코드 | global code	전역에 존재하는 소스 코드. 전역에 정의된 함수나 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음.
	전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다.
함수 코드 | function code	함수 내부에 존재하는 소스 코드. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음.
	함수 코드는 지역 스코프를 생성하고, 지역 변수, 매개 변수, arguments 객체를 관리해야 한다. 그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다.
eval 코드 | eval code	built-in 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드.
	eval 코드는 strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다.
모듈 코드 | module code	모듈 내부에 존재하는 소스 코드. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음.
	모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.

 

스코프 개념으로 보면, 딱 한 겹. 한 겹만 벗겨내어 실행 컨텍스트를 생성한다고 보면 될 것 같다.

 

 

📌  실행 컨텍스트 동작 과정

 

// 전역
var x = 1;
const y = 2;

// 함수 foo
function foo(){
  var x = 3;
  const y = 4;
  
  // 함수 bar
  function bar(b){
    const z = 5;
    console.log(a + b + x + y + z);
  }
  
  bar(10);
}

foo(20);  // 42

 

 

전역 객체 생성

전역 객체는 코드가 평가되기 이전에 생성된다.

빌트인 전역 프로퍼티, 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체 ⊂ 전역 객체

클라이언트 사이드 Web API 또는 호스트 객체 ⊂ 전역 객체

전역 객체도 프로토타입 체인의 일원이기에 Object.prototype을 상속받는다.

 

전역 코드 평가

01 전역 실행 컨텍스트 생성 Global Execution Contest

02 전역 렉시컬 환경 생성 Global Lexical Environment

    1 전역 환경 레코드 생성 Global Environment Record

          1-1 객체 환경 레코드 생성 Object Environment Record

          1-2 선언적 환경 레코드 생성 Declarative Environment Record

    2 this 바인딩

    3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정 OuterLexicalEnvironmentReference

전역 코드 실행

 

함수 코드 평가

01 함수 실행 컨텍스트 생성 Function Execution Contest

02 함수 렉시컬 환경 생성 Function Lexical Environment

    1 함수 환경 레코드 생성 Function Environment Record

    2 this 바인딩

    3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정 OuterLexicalEnvironmentReference

함수 코드 실행

 

코드 실행 종료

실행 컨텍스트 스택에서 해당 실행 컨텍스트가 제거된다.

이후의 실행 컨텍스트가 현재 실행중인 컨텍스트가 되고 이 또한 스택에서 제거되며 반복반복.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

진행과정을 보고 직관적으로 알 수 있는 점은 

 

첫째, 코드 실행과 동시에 전역 객체가 생성된다.

둘째, 코드의 평가와 실행은 연속적인 관계다. 

셋째, 스코프의 진행과정을 보니 자료구조 Stack과 동일하게 작동한다.

 

 

📍  실행 컨텍스트 스택 한눈에 보기                                                                       

 

 

 

코드의 평가와 실행을 반복하며 만들어졌던 실행 컨텍스트들은 스택에 차곡차곡 쌓인다.

마지막 함수의 실행 컨텍스트가 스택에 쌓였을 때, 해당 코드의 실행을 종료시키고 LIFO 차례대로 코드 실행을 종료시킨다.

스택 안에서 제일 위쪽에 있는 실행 컨텍스트가 현재 실행 중인 실행 컨텍스트 (녹색 박스)가 된다. running execution context

현재 실행중인 컨텍스트는 코드의 제어권을 쥐고 있기 때문에 실행되는 동안 다른 코드의 실행은 일시 중단된다.

 

 

📍  실행 컨텍스트 렉시컬 환경 한눈에 보기                                                            

----------------------------------------------------------------------------   전역코드 평가부터실행까지

 

◾ 코드 평가

 

 

전역 실행 컨택스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 push한다.

전역 실행 컨텍스트는 runnung execution context이다.

 

 

전역 렉시컬 환경을 생성하고, 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성된다.

 

 

환경 레코드는

전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티 / 빌트인 전역 함수 / 표준 빌트인 객체를 제공한다.

 

모든 전역 변수가 전역 객체의 프로퍼티가 되었던 (var) 시절에는 전역 객체 자체가 전역 환경 레코드의 역할을 수행했다.

하지만 지역 변수 let과 const의 등장으로, 기존의 var 전역 변수와 let이나 const로 선언한 전역변수를 나눠서 관리해야했다.

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

 

* 객체 환경 레코드는 var키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티 / 빌트인 전역 함수 / 표준 빌트인 객체를 관리한다. var키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수는 연결된 객체 환경 레코드의 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.

 

-->  이는 우리가 전역 객체를 가리키는 식별자(window)없이 전역 객체의 프로퍼티를 참조할 수 있는 메커니즘이다.

-->  alert라는 메서드를 쓸 때 window.alert라고 안써도 되는 것처럼 !!!

 

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❗ 변수 호이스팅 ❗ (feat. var  변수의 특이점)

var는 독특한 아이다. let과 const와 달리 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 동시에 진행된다.

전역 코드 평가 단계에서 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한 다음, 암묵적으로 undefined를 바인딩한다.  (let이나 const는 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 분리되어 진행된다.)

이미 undefined으로 초기화 되어있기 때문에 코드 실행 단계에서 var을 참조할 수 있다 !! 

var이 선언된 위치가 저어어어 밑에 있어도 이미 전역 객체에 키와 값(undefined)이 바인딩되어있기때문에 참조 가능하다 

 

-->  변수 호이스팅이 발생하는 원인이다.

 

❗ 함수 호이스팅 ❗

함수 선언문으로 정의한 함수가 평가되면 함수

이름과 동일한 이름의 식별자를 BindingObject를 통해 전역객체에 키로 등록되고 생성된 함수 객체가 즉시 할당된다.

 

-->  함수 호이스팅이 발생하는 원인이다. 

 

❗ 변수 호이스팅과 함수 호이스팅 의 차이❗

-->  변수 호이스팅과 함수 호이스팅의 차이가 있다면, 변수는 선언 -> 초기화 -> 할당 3단계를 거쳐 생성되고
함수는 선언 -> 할당 2단계만 거쳐 생성되기 때문에, 변수는 undefined로 참조하게 되지만
함수는 참조했을 때 바로 호출할 수 있다는 점이다.

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* 선언적 환경 레코드는 객체 환경 레코드가 관리하지 않는 아이들, let과 const 키워드로 선언한 전역변수를 관리한다.

let과 const 키워드로 선언한 변수는 var과 다르게 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않는다. 

그래서 window.y와 같이 전역 객체 프로퍼티로서 참조할 수 없다. 

또한 앞서 말했듯, 선언 단계와 초기화 단계가 분리되어 진행되기 때문에

코드 실행 단계에서 변수 선언문에 도달하기 전까지 이 아이들은 일시적 사각지대에 빠지게 된다.

 

일시적 사각지대 Temporal Dead Zone

 

let과 const 키워드로 선언한 변수도 변수 호이스팅이 발생하는 것은 변함이 없다.

var과 마찬가지로 (코드 실행 이전에) 전역 렉시컬 환경에 등록되어 있는 것은 같기 때문이다.

다만 코드를 실행할 때 변수 선언문에 도달해야만 값을 참조할 수 있기에 이전까지는 참조하지 못한다는 점이 다르다.

(var는 변수 선언문 도달안해도 기냥 undefined 참조 가능)

 

 

this 바인딩

전역 환경 레코드의 [ [ Global ThisValue ] ] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다.

일반적으로 전역 코드에서 this는 해당 전역 객체를 가리키기때문에 전역 객체가 바인딩되었다고 보면 된다.

전역 코드에서 this를 참조하면, 전역 환경 레코드의 [ [ Global ThisValue ] ] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환된다.

this 바인딩은 전역 환경 레코드에만 존재한다. 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없따 !!

 

 

외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다.

(상위 스코프 === 현재 평가중인 소스코드를 포함하고있는 외부 스코프 1겹) 

이를 통해 스코프 체인을 구현한다. (스코프 체인은 단방향 링크드 리스트임 ㅎㅎ)

전역 코드를 포함하는 소스코드는 없으므로, 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 null 값이 할당된다.

이는 전역 렉시컬 환경이 스코프 체인의 종점에 존재함을 의미한다.

 

 

 

◾ 코드 실행

 

 

이제 전역코드가 순차적으로 실행되면서 전역 변수에 값이 할당된다.

코드가 실행이되야만 변수의 값 할당 단계가 실행된다 !!

 

변수 할당문이나 함수 호출문을 실행하기 위해서는 해당 변수/함수 이름이 선언된 식별자인지 확인하는 과정이 필요하다.

식별자가 선언이 되었다하더라도 스코프가 다르면 식별자끼리 같은 이름을 가질 수도 있기 때문이다.

어떤 식별자를 참조해야하는 지 결정하는 과정을 식별자 결정 identifier resolution 이라고 한다. 

 

식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트부터 식별자를 검색해나가는데, 나올 때까지 !! 스코프를 한커풀씩 벗겨가며 검사한다.

아 물론 지금은 전역 코드이므로, 전역 객체 안에 변수 식별자가 없으면 참조 에러ReferenceError를 발생시킨다.

 

 

----------------------------------------------------------------------------   함수코드 평가부터실행까지

 

◾ 코드 평가

 

 

전역에서 함수가 호출되면, 전역 코드의 실행을 일시 중단한다.

(코드의 제어권은 이제 해당 함수가 쥐고 있다.)

제일 먼저 함수 실행 컨텍스트를 생성한다.

생성된 함수 실행 컨텍스트는, 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음에 !! 실행 컨텍스트 스택에 push 된다.

 

 

함수 렉시컬 환경을 생성하고, 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다.

렉시컬 환경은 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성된다.

 

 

함수 환경 레코드는 매개 변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리한다.

 

 

 

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

[ [ ThisValue ] ] 내부 슬롯에 바인딩 될 객체는 전역 객체 (window)를 가리킨다.

이 예제에서 호출된 함수는 일반 함수이기 때문이다.
( ※ this는 함수가 어떤 형태로 호출되는 지에 따라 바인딩되는 값이 달라진다 )

그래서 이 함수 내부에서 this를 참조하면,
함수 환경 레코드의 [ [ ThisValue ] ] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 this 객체가 반환된다.

 

 

외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는,

함수 정의가 평가된 시점에서 실행 중인 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

이 예시에서 함수가 평가되고 있는 시점에서 실행되고 있는 컨텍스트는 전역 컨텍스트이므로, 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

할당된 렉시컬 환경은, 함수 객체의 내부 슬롯 [ [ Environment ] ] 에 저장된 함수의 상위 스코프이다.

( 자바스크립트 엔진은 정의 -> 평가 -> 객체 생성 과정을 통해 함수를 읽는다.

이때 [ [ Environment ] ] 내부 슬롯은 함수가 생성될 때의 상위 스코프를 캡처(저장)한다.
캡쳐본이니까 해당 함수의 상위 스코프가 할당된 렉시컬 환경이라고 볼 수 있다. )

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❗ 클로저 ❗ ( feat. 함수 객체의 내부 슬롯 [ [ Environment ] ], 렉시컬 스코프 )

함수가 실행되기 전, 자바스크립트 엔진에 의해 평가 단계를 먼저 거친다.

이 때 해당 함수의 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경이 생성되는데,

이 렉시컬 환경에 함수의 환경 레코드 (즉, 내부 변수나 함수 등), this, 외부 렉시컬 환경이 바인딩 되어있다.
( 자바스크립트 엔진에 의해 함수 객체가 생성될 때
[ [ Environment ] ] 라는 내부 슬롯에 함수의 상위 스코프를 저장해둔다. )

외부 렉시컬 환경은 해당 함수의 상위 스코프가 포함된 참조값을 의미한다.

렉시컬 환경 간의 스코프 체이닝 덕분에 해당 함수를 어디서 호출해도

정의된 시점의 상위 스코프를 참조할 수 있게 된다.

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◾ 코드 실행

 

 

런타임 ~!

함수 코드가 순차적으로 실행되어 매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 x, y에 값이 할당된다.

그리고 다음 함수(내부 함수)가 호출된다.

 

 

📍  etc. bar 함수 코드 실행                                                                                  

 

직접 만들면서 익힌 execution context

 

전역 실행 컨텍스트와 foo 함수 실행 컨텍스트는 예시를 통해 살펴봤는데,

아무리 함수 컨텍스트가 생성되고 실행되는 과정이 같더라도
bar 함수 실행 컨텍스트가 소외되는 것 같아 결과를 완성해보았다.

보았는가 나의 광기를 .... 자바스크립트에 진심임 

 

표와 그림들은 제가 다 만들었슴당 예 그냥 그렇다고용