실행 컨텍스트(execution context)

1. why(왜 알아야하는가?)

실행 컨텍스트는 (소스코드를 동작시키는) 자바스크립트 엔진의 핵심이기때문이다.

'자바스크립 엔진 동작의 핵심'

2. how(어떻게 동작하는가?)

자바스크립트는 크게 두개의 환경에서 동작한다.

1. 브라우저(크롬,파이어폭스,IE ...)

2. Node.js 

흔히 브라우저는 클라이언트 사이드 그리고 Node.js는 서버 사이드라고 불린다.

(Node.js는 플랫폼이며 자바스크립트 런타임입니다. 즉, 자바스크립트로 서버나 컴퓨터를 조작할 수 있게 도와주는 플랫폼입니다. 그러니 Node.js를 언어라고 표현하기에는 무리가 있습니다.)

 

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어떤 환경이든 자바스크립트 엔진을 기반으로 동작하기 때문에 다음 동작원리는 동일합니다.

 

소스코드 타입에 따라 실행 컨텍스트 생성과정과 관리 내용이 달라진다.

그리고 소스코드를 크게 4가지로 나눈다.

- 소스코드(실행 가능한 코드) 타입 4가지

1.전역코드

2.함수코드

3.eval코드

4.모듈코드

(ECMAScript code기준)

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실행 컨텍스의 첫 번째 역할 - (식별자와 스코프를 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리) 

(일종의 저장소?)

 

자바스크립트 엔진은 소스코드를 두 가지 과정으로 나누어 처리한다.

1. 소스코드의 평가

2. 소스코드의 실행

그리고 이 두가지 과정의 중심에는 실행 컨텍스트 가 존재한다.

(모든 소스코드는 평가과정과 소스코드의 실행과정을 거친다

 

1.소스코드 평가

실행 컨텍스트를 생성 -> 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행 ->이로 인해 생성된 식별자를 키로 실행 컨텍스트의 스코프에 등록한다. (여기서 실행컨텍스트의 스코프는 렉시컬 환경의 환경 레코드)

2.소스코드 실행

선언문을 제외하고 소스코드가 순차적으로 실행(런타임)

이때 소스코드 실행에 필요한 정보를 앞서 평가과정에서 등록한 실행컨텍스트의 키(변수나 함수의 식별자)를 참조한다.(실행컨텍스트의 스코프에서 검색하는 과정임)

그리고 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 해당 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록된다.

브라우저 콘솔 창의 다음 코드를 차례대로 입력하면 

그 다음 코드 처럼 표현된다.

 

var a = 1;//첫 번째

a // 두 번째

window.a // 세 번째

 

var a = 1; 전역코드를 실행하는 과정에서

처음 undefined를 출력하는 이유는 브라우저 상에서 var 키워드로 a를 선언시에 자동으로 undefined를 할당하기 때문이다. 따라서 1을 할당하기 앞서 a를 선언하고 동시에 실행 컨텍스의 렉시컬 환경에 등록된다.

두 번 째 a를 쓰면 1이 출력 되는데 이 때 앞서 평가 과정에서 등록한 실행 컨텍스의 스코프에서 검색하여 a 키를 참조하여 1을 할당하는 실행코드가 이뤄졌음을 알 수 있고 이로 인해 최종적으로 a는 1의 값이 됨을 알 수 있다.

마지막 세 번째의 경우는 전역코드는 전역객체와 연결됨을 알 수 있는 부분으로 

브라우저 환경에서 전역 객체는 window (node.js에서는 global) 이며 

전역 코드의 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다. (전역함수는 당연히 전역 객체의 메서드가 된다.)

따라서 window.a는 1이 됨을 알 수 있다.

var a = 1;
undefined
a 
1
window.a
1

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실행 컨텍스의 두 번째 역할 - (코드 실행 순서는 실행 컨텍스 스택으로 관리) 

(순서 관리)

var a = 1;
var b = 2;

function fuc(c) {
    const x = 10;
    const y = 20;

    console.log(c + x + y)
}

fuc(100);

console.log(a + b);

 

위의 코드는 자바스엔진이 어떻게 동작 시키는지 파헤쳐보자.

1. 우선 전역 코드인 전역변수와 함수를 평가할 것이다.

이 과정에서 실행 컨텍스가 생성되고 선언된 변수와 함수의 식별자가 실행 컨텍스트의 스코프(전역 스코프)에 등록될 것이다. 나아가 var 키워드로 선언된 전역 변수와 전역 함수는 전역 객체(window/global)의 프로퍼티와 메서드로 등록된다.

2. 전역 코드 평가가 완료되면 전역 코드가 실행되는데 (런타임) 이때 전역 변수인 a와 b에 값이 할당되고 더불어 fuc(100)함수가 호출된다. 

이 과정에서 함수가 호출되면 함수 내부로 진입하게 되는데 이에 앞서 전역 코드의 실행을 중단한다. 

이 때 코드 실행 순서가 변경되는데 이 때 본래의 전역 코드를 되돌아가는 것을 고려해서 실행 순서를 관리하는 기능이 필요한데 그것을 실행 컨텍스트 스택이 한다. (스택자료구조)

따라서 우선 전역 실행 컨텍스트가 스택자료구조에 푸시 된다.

3. 이어서 함수 코드 평가가 진행되는데 (이때 스택자료구조에 전역 실행 컨텍스트에 이어 푸시된다.)

이 때 매개변수(c), 지역 변수(x, y) 선언문이 먼저 실행되고 마찬가지로 실행컨텍스트의 지역 스코프에 등록된다.

이와 더불어 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments객체가 생성되어 지역 스코프에 등록 그리고 this 바인딩이 결정된다.

 

4. 함수 코드 평가가 완료되었으면 마찬가지로 런타임이 시작되어 함수 코드 실행으로 이어진다. 

c에 100이 할당되고 x에 10 그리고 y에 20이 할당된다. 그리고 console.log 메서드가 호출되는데

이를 위해 식별자 console을 스코프 체인을 통해 검색 된다. 구체적으로 지역 스코프에서 상위 스코프인 전역 스코프와 연결되어 전역 스코프에서 해당 식별자에 대한 검색이 이뤄지고 여기서 찾지 못하면 전역 객체를 살피는데

console은 전역 객체의 프로퍼티로 존재하고 log는 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색 할 수 있다.

최종적으로 전달된 표현식 c + x + y가 평가된다. 이때 각 식별자는 스코프 체인을 통해 검색 된 값을 참조한다.

함수가 종료되면 함수 호출 이전으로 돌아가 (이 때 함수 실행컨텍스트는 스택 구조에서 팝 된다.)

전역코드 실행을 이어 나간다.

 

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이 같은 코드가 실행되기 위해서는 

스코프 별로 식별자와 바인딩 된 값을 관리하고

중첩된 스코프 별로 스코프 체인을 형성하여 상위 스코프의 식별자는 물론 전역객체의 프로퍼티도 검색 할 수 있어야한다.

이 뿐 아니라 함수 호출로 인해 중단되어서 전역코드로 돌아가기 위해 코드 실행 순서의 관리가 필요하다.

정리하면

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 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 즉, 스코프 체인을 통해 사위 스코프로 이동하여 식별자를 검색할수 있어야 한다.

3. 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(예를 들어, 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수 도 있어야 한다.

(출쳐 : 모던 자바스크립트 Deep Dive)

 

위와 같다.

 

이 모든 것을 실행 컨텍스트가 한다.

소스코드 실행에 있어 필요한 환경을 제공하고 이를 관리하는 역할을 한다.

그리고 이를 크게 렉시컬 환경 (식별자 등록하고 관리)과 실행 컨텍스트 스택(소스코드 실행 순서 관리)나눠

위와 같은 역할을 수행한다고 볼 수 있다.

 

그리고 좀 더 깊게 생각해보면 실행중인 실행 컨텍스트 항상 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 있고

맨 처음 생성된 실행 컨텍스트는 스택의 최하단에 있다는 것을 알 수 있다.

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앞서 실행컨텍스트는 크게 렉시컬 환경과 컨텍스트 스택으로 나눠 소스코드를 관리하는 것을 알 수 있었다.

그러면 렉시컬 환경이란 뭘까?

렉시컬 환경이란 스코프(식별자를 참조할 수 있는 유효범위인 일종의 규칙)와 식별자를 관리한다고 생각하면 된다.

구체적으로 선언된 변수나 함수의 식별자 그리고 그것에 바인딩된 값을 저장 및 관리 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록 하는 자료구조이다. 실행 컨텍스트 내에서는 컴포넌트라고 할 수 있다.

 

참고자료 : 모던 자바스크립트 Deep Dive : 자바스크립트 기본 개념과 동작 원리