23.1 소스코드의 타입
* ECMAScript 사양은 소스코드(ECMAScript code)를 4가지 타입으로 구분하고, 4가지 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성한다.
- 전역코드 : 전역에 존재하는 소스코드(전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부코드는 포함되지 않음)
전역 변수를 관리하기 위해 전역 코드가 평가되면 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성한다.
- 함수 코드 : 함수 내부에 존재하는 소스코드(함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음)
지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리하기 위해 함수코드가 평가되면 함수 실행
컨텍스트가 생성된다.
- eval 코드 : 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
strict mode에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한하고 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.
- 모듈 코드 : 모듈 내부에 존재하는 소스코드(모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않음)
모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성하고, 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.
23.2 소스코드의 평가와 실행
자바스크립트 엔진은 소스코드를 "소스코드의 평가"와 "소스코드의 실행" 과정으로 나누어서 처리한다.
- 소스코드의 평가 : 실행 컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다.
- 소스코드의 실행 : 소스코드 평가 과정이 끝나면 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행된다. 소스코드 실행에 필요한 정보(변수, 함수의 참조)는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 취득하고 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 스코프에 등록된다.
var x;
x = 1;
// 소스코드 평가 과정에서 변수 선언문 var x; 실행되고 x는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 키 값으로 등록되고 undefined로 초기화
// 소스코드 실행 과정에서 x = 1; 할당문 실행되고, x가 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되어 있는지 확인한 후, 값을 할당한다.23.3 실행 컨텍스트의 역할
아래의 예제를 자바스크립트 엔진이 평가하고 실행하는 과정
// 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); // 31. 전역 코드 평가
전역 코드를 실행하기 전에 전역 코드 평가 과정을 거친다. 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 실행되고, 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록된다.(var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.)
2. 전역 코드 실행
전역 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작한다. 이때, 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 멈추고 함수 내부로 진입힌다.
3. 함수 코드 평가
함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기 전에 함수 코드 평가 과정을 거친다. 매개변수와 지역 변수 선언문이 실행되고 생성된 매개변수와 지역 변수와 arguments 객체는 실행 컨텍스트가 관리하는 지역스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정된다.
4. 함수 코드 실행
매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고, console.log 메서드가 호출된다. console 식별자를 스코프 체인을 통해 검색한다.(console 식별자는 스코프 체인에 등록되어 있지 않고 전역 객체에 프로퍼티로 존재한다.) 다음은 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색하고, a + x + y가 평가되고 console.log 메서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정 종료, 함수 호출 이전의 전역 코드 실행을 계속한다.
* 실행 컨텍스트
- 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역
- 식별자(변수, 함수 클래스 등의 이름)를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘
- 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리됨
- 식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리
- 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리
23.4 실행 컨텍스트 스택
실행 컨텍스트는 스택 자료 구조로 관리되고 이는 실행 컨텍스트 스택이라고 부른다.
const x = 1;
function foo () {
const y = 2;
function baz () {
const z = 3;
console.log(x + y + z);
}
bar();
}
foo() // 6위의 예제는 전역 코드와 함수 코드로 이루어져 있는데, 위 코드를 실행하면 실행 컨텍스트 스택은 다음과 같이 추가되고 제거된다.
1. 전역 코드의 평가와 실행
자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다. (전역 변수 x와 전역 함수 foo는 전역 실행 컨텍스트에 등록) 전역 코드가 실행되면 전역 변수 x에 값 할당 및 전역 함수 foo 호출한다.
2. foo 함수 코드의 평가와 실행
전역 코드의 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권이 foo 함수 내부로 이동한다. foo 함수 내부 코드를 평가하고 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.(지역 변수 y와 함수 baz가 foo 함수 실행 컨텍스트에 등록) foo 함수 코드가 실행되면 y에 값 할당 및 baz 함수 호출한다.
3. baz 함수 코드의 평가와 실행
foo 함수 코드의 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권이 baz 함수 내부로 이동한다. baz 함수 내부 코드를 평가하고 baz 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.(지역 변수 z가 baz 함수 실행 컨텍스트에 등록) baz 함수 코드가 실행되면 z에 값 할당 및 console.log 메서드를 호출하고 baz 함수는 종료된다.
4. foo 함수 코드로 복귀
baz 함수가 종료되면 코드 제어권은 다시 foo 함수로 이동한다. 자바스크립트 엔진은 baz 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트에서 팝하여 제거한다. foo 함수도 더이상 실행할 코드가 없기 때문에 종료된다.
5. 전역 코드로 복귀
foo 함수가 종료되면 코드 제어권은 전역코드로 이동하고, 자바스크립트 엔진은 foo 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트에서 팝하여 제거한다. 전역 코드도 더이상 실행할 코드가 없기 때문에, 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 된다.
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 먼텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트이다.
23.5 렉시컬 환경
렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트이다. 렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리한다.
* 실행 컨텍스트 스택 : 코드의 실행 순서를 관리
* 렉시컬 환경 : 스코프와 식별자 관리
* 실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성되고, 생성 초기에는 두 컴포넌트가 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조하지만, 이후 몇 가지 상황을 만나면 VariableEnvironment 컴포넌트을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성하고 두 컴포넌트가 내용이 달라지는 경우도 있다.
(이 책에서는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트를 구분하지 않고 렉시컬 환경으로 통일해서 설명)
렉시컬 환경은 다음과 같이 두 개의 컴포넌트로 구성된다.
- 환경 레코드(Environment Record)
스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소
- 외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Record)
외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프(해당 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위코드의 렉시컬 환경으로 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현)를 가리킨다.
23.6 실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정
아래 예제를 통해 실행 컨텍스트의 생성과 코드 실행 결과의 관리, 어떻게 실행 컨텍스트를 통해 식별자를 검색하는지 살펴보자.
var x = 1;
const y = 2;
function foo(a) {
var x = 3;
const y = 4;
function baz(b) {
const z = 5;
console.log( a + b + x + y + z);
}
baz(10);
}
foo(20);
23.6.1 전역 객체 생성
전역 객체는 전역 코드가 평가되기 전에 생성된다. 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체가 추가되고 동작 환경에 따라 클라이언트 사이드 Web API 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.
23.6.2 전역 코드 평가
소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가한다.
1. 전역 실행 컨텍스트 생성
전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시한다.
2. 전역 렉시컬 환경 생성
전역 렉시컬 환경(환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조)을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.
2.1 전역 환경 레코드 설정
전역 환경 레코드는 전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 제공한다.
전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있고, 서로 협력하여 전역 스코프와 전역 객체를 관리한다.
- 전역 환경 레코드 : var 키워드로 선언한 전역 변수, 함수 선언문으로 정의한 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체 관리
- 선언적 환경 레코드 : let, const 키워드로 선언한 전역 변수 관리
2.1.1 객체 환경 레코드 설정
객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체(23.6.1절 전역 객체 생성에서 생성된 전역 객체)와 연결되고, var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 된다.(전역 객체를 가리키는 식별자(window) 없이 전역 객체 프로퍼티를 참조할 수 있는 이유)
var x = 1;
const y = 2;
function foo (a) {
...* var로 선언한 변수는 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 동시에 진행되기 때문에 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한 다음, 암묵적으로 undeifined를 바인딩한다.(따라서, var 키워드로 선언한 변수는 코드 실행 단계에서 변수 선언문 이전에도 참조할 수 있다 - undefined)
* foo 함수(함수 선언문으로 정의한 함수)가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 전역 객체에 키로 등록하고 생성된 함수 객체를 즉시 할당한다.(함수 선언문으로 정의한 함수를 함수 선언문 이전에 호출할 수 있는 이유)
2.1.2 선언적 환경 레코드 설정
let, const 키워드로 선언한 전역 변수(let, const 키워드로 선언한 변수에 할당한 함수 표현식 포함)는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리된다.
let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 아닌 개념적인 블록 내에 존재하게 되는데, 이때 개념적인 블록이 바로 전역 환경 레코드의 선언적 환경 레코드이다. 따라서, window.y와 같이 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없다.
const 키워드로 선언한 변수는 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 분리되어 진행되는데, 초기화 단계(런타임에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달하기 전)에는 일시적 사각지대(Temporal Dead Zone)에 빠지게 된다.
즉, let, const 키워드로 선언한 변수도 변수 호이스팅이 발생하지만, 런타임에 컨트롤이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대에 빠지기 때문에 참조할 수가 없다.
* let은 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 분리되어 진행되고, 초기화는 실제 코드(할당)에 도달했을 때 실행된다.
* const는 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 분리되어 있지만, 선언과 동시에 할당이 진행되지 않으면 error가 발생한다.
2.2 this 바인딩
전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다. this를 참조하면 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환된다.
* 전역 환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없고, 전역 환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재한다.
2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경(상위 스코프)를 가리키고 이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.
만약 현재 평가 중인 소스코드가 전역 코드인 경우에는, 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 null이 할당된다.
22.6.3 전역 코드 실행
전역 코드가 실행되면 변수 할당문이 실행되어 전역 변수 x, y에 값이 할당되고 foo 함수가 호출된다. 변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 식별자 결정을 해야한다.
* 식별자 결정 : 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자인지를 확인하고 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정하는 것.
식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작하고, 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경(상위 스코프)로 이동하여 식별자를 검색한다.
22.6.4 foo 함수 코드 평가
foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단 및 foo 함수 내부로 코드의 제어권이 이동하고 함수 코드를 아래와 같은 순서로 평가하기 시작한다.
1. 함수 실행 컨텍스트 생성
foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고, 해당 실행 컨텍스트는 함수 렉시컬 환경이 완성되면 실행 컨텍스트 스택에 푸시된다.
2. 함수 렉시컬 환경 생성
foo 함수 렉시컬 환경을 생성하고 foo 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다.
2.1 함수 환경 레코드 생성
함수 환경 레코드는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리한다.
2.2 this 바인딩
함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다. 이때, [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정된다.
foo 함수는 일반 함수로 호출되었기 때문에, this는 전역 객체를 가리킨다.
2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정
외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 foo 함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.
foo 함수는 전역 코드에 정의된 전역함수로, foo 함수의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.
* 상위 스코프의 결정은 함수를 어디서 호출했냐가 아닌 함수를 어디에 정의했는지에 따라 결정된다.
자바스크립트 엔진은 함수 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경(상위 스코프)을 함수 객체 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한다.
23.6.5 foo 함수 코드 실행
런타임이 시작되어 foo 함수의 소스코드가 실행되면 매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 x, y에 값이 할당되고 함수 baz가 호출된다.
이때, 식별자 결정을 하게 되는데 먼저 foo 함수 렉시컬 환경에서 식별자 x, y를 검색하고, 검색 결과가 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경으로 이동하여 식별자를 검색한다.
여기서는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트(foo 함수)의 렉시컬 환경에서 식별자 x, y가 검색되기 때문에 검색된 식별자에 값을 바인딩한다.
23.6.6 baz 함수 코드 평가
baz 함수가 호출되면 코드 제어권은 baz 함수로 이동되고 baz 함수 코드를 평가하기 시작한다. 이후 과정은 foo 함수 코드 평가와 동일하다.
23.6.7 baz 함수 코드 실행
baz 함수의 소스코드가 순차적으로 실행되면, 매개변수에 인수가 할당되고 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 z에 값이 할당된다.
다음으로는 console.log( a + b + x + y + z)가 실행되는데 다음과 같은 순서로 진행된다.
1. console 식별자 검색
먼저 console 식별자를 스코프 체인에서 검색한다. 스코프 체인은 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 시작하여 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 이어지는 렉시컬 환경의 연속이다. 따라서 언제나 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 검색하기 시작한다.
* console 식별자를 스코프 체인에서 검색하는 순서
1) baz 함수 실행 컨텍스트의 함수 렉시컬 환경의 함수 환경 레코드
2) baz 함수 실행 컨텍스트의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 foo 함수 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 함수 환경 레코드
3) foo 함수 실행 컨텍스트의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 전역 렉시컬 환경의 객체 환경 레코드
2. log 메서드 검색
console 식별자에 바인딩된 객체에서 log 메서드를 검색한다.(console 객체의 프로토타입 체인을 통해 메서드를 검색) log 메서드는 console 객체가 직접 소유하는 프로퍼티다.
3. 표현식 a + b + x + y + z의 평가
- a, x, y : foo 함수 렉시컬 환경에서 검색
- b, z : baz 함수 렉시컬 환경에서 검색
4. console.log 메서드 호출
23.6.8 baz 함수 코드 실행 종료
baz 함수 코드의 실행이 종료되고 실행 컨텍스트 스택에서 baz 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거된다. 이제 foo 함수 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 된다.
이때, 실행 컨텍스트 스택에서 baz 함수 실행 컨텍스트가 제거되었다고 해서 baz 함수 렉시컬 환경까지 즉시 소멸하는 것은 아니다. 렉시컬 환경은 실행 컨텍스트에 의해 참조되기는 하지만 독립적인 객체이고, 객체를 포함한 모든 값은 누간가에 의해 참조되지 않을 때 비로소 가비지 컬렉터에 의해 메모리 공간의 확보가 해제되어 소멸하기 때문이다.
23.6.9 foo 함수 코드 실행 종료
baz 함수가 종료되면 foo 함수도 더 이상 실행할 코드가 없기 때문에 종료된다. 즉, 이제 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트가 된다.
23.6.10 전역 코드 실행 종료
foo 함수가 종료되면 더이상 실행할 전역 코드가 없으므로 전역 코드의 실행이 종료되고 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 더이상 아무것도 남아있지 않게 된다.
23.7 실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프
var 키워드와 달리 let, const로 선언한 변수는 모든 코드 블록(함수, if문, for문, while문, try/catch 문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.
let x = 1;
if (true) {
let x = 10;
console.log(x) // 10
}
console.log(x) // 1위 예제를 보면 if 문의 코드 블록 내에서 let 키워드로 변수가 선언되었고, if 문이 코드 블록이 실행되면 if 문의 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프가 생성되고 기존의 렉시컬 환경을 교체한다.
이웅모 님의〔 모던 자바스크립트 Deep Dive 〕책을 공부하며 정리했습니다.
'이것저것 스터디📚 > JavaScript - Deep Dive' 카테고리의 다른 글
| DeepDive - 25장.클래스 (0) | 2023.08.01 |
|---|---|
| DeepDive - 24장.클로저 (0) | 2023.07.25 |
| DeepDive - 22장.this (0) | 2023.07.18 |
| DeepDive - 21장.빌트인 객체 (0) | 2023.07.18 |
| DeepDive - 20장.strict mode (0) | 2023.07.11 |
