실행 컨텍스트(Execution Context)

실행 컨텍스트(execution context)

실행할 코드에 제공할 환경정보들을 모아놓은 객체
자바스크립트는 어떤 실행컨텍스트가 활성화되는 시점에 선언된 변수를 위로 끌어올리고(호이스팅), 외부환경 정보를 구성하고, this값을 설정하는 등의 동작을 수행함.
실행컨텍스트는 자바스크립트의 동작원리를 담고 있는 핵심 개념이다.

소스코드의 타입

ECMAScript 사양은 소스코드를 4가지 타입으로 구분한다.
4가지 타입의 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성한다.

소스코드의 타입	설명
전역 코드(global code)	전역에 존재하는 소스코드, 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부코드는 포함X
함수 코드(function code)	함수내부에 존재하는 소스코드, 함수 내부에 중첩된 함수,클래스 등의 내부는 포함X
eval 코드(eval code)	빌트인 전역 함수인 eval함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드
모듈 코드(module code)	모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말함, 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부코드는 포함X

소스코드를 4가지 타입으로 구분하는 이유는 소스코드 타입에 따라 실행컨텍스트를 실행성하는 과정과 관리내용이 다르기 때문이다.
1) 전역코드
전역코드는 전역변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다.
그리고 var키워드로 선언된 전역변수와 함수 선언문으로 정의된 전역함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역객체와 연결되어야 한다.
이를 위해 전역코드가 평가되면 전역 실행컨텍스트가 생성된다.
2) 함수코드
함수코드는 지역스코프를 생성하고 지역변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다.
그리고 생성한 지역스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다. 이를 위해 함수코드가 평가되면 함수 실행컨텍스트가 생성된다.
3) eval 코드
eval 코드는 엄격모드(strict mode)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다.
이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행컨텍스트가 생성된다.
4) 모듈코드
모듈코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성한다.
이를 위해 모듈코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 실행에 앞서 평가과정을 거치며 코드를 실행하기 위한 준비를 한다.
자바스크립트 엔진은 “소스코드의 평가”, “소스코드의 실행” 2개의 과정으로 나누어 처리한다.
소스코드 평가 과정에서는 실행컨텍스트를 생성하고 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행 하여
생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록한다.
소스코드 평가 과정이 끝나면 비로서 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작한다(런타임 시작!)
이 때, 소스코드 실행에 필요한 정보를 실행컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득한다.
그리고 변수값의 변경 등 소스코드의 실행결과는 다시 실행컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록된다.

ex)

var x = 1;
x = 1;

자바스크립트엔진은 위 코드를 2개의 과정으로 나누어 처리한다. (평가와 실행)
- 먼저 소스코드 평가과정에서 변수선언문 var = x;를 먼저 실행한다.
- 이 때 생성된 변수 식별자 x는 실행컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined로 초기화된다
- 소스코드 평가과정이 끝나면 소스실행과정이 시작된다.
  변수선언문 var x는 소스코드 평가과정에서 이미 실행완료되었다.
  따라서 소스코드 실행과정에서는 변수할당문 x = 1;만 실행된다.
  이 때 x변수에 값을 할당하려면 먼저 x변수가 선언된 변수인지 확인해야 한다.
  이를 실행컨텍스트가 관리하는 스포크에 x변수가 선언되어 등록되어 있다면 값을 할당하고,
  할당결과를 실행컨텍스트에 등록하여 관리한다.

실행 컨텍스트의 역할

코드가 실행되려면 다음과 같이 스코프, 식별자, 코드실행순서 등의 관리가 필요하다.
1) 선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 스코프 등)를 스코프 구분하여 등록하고,
상태변화를 지속적으로 관리할 수 있어야 한다.
2) 스코프는 중첩관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다.
즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하여 식별자검색이 가능해야 한다.
3) 현재 실행중인 코드의 실행순서 변경(ex) 함수 호출에 의한 실행순서 변경)이 가능해야하며,
다시 되돌아갈 수 있어야 한다.
이 모든것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트다.
실행컨텍스트는 소스코드를 실행하는데 필요한 환경을 제공하고, 코드의 실행결과를 관리하는 영역이다.
즉, 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행순서 관리를 구현한 내부 매커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.
식별자와 스코프는 실행컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고,
코드의 실행순서는 실행컨텍스트 스택으로 관리한다.

실행 컨텍스트 스택

ex)

const x = 1;

function  foo() {
  const y = 2;
  
  function bar() {
    const z = 3;
    console.log(x + y + z);
  }
  bar();
}

foo(); // 6

위 예제는 전역코드와 함수코드로 이루어져 있다.
자바스크립트 엔진은 먼저 전역코드를 평가하여 전역 실행컨텍스트를 생성한다.
그리고 함수가 호출되면 함수코드를 평가하여 함수 실행컨텍슽르르 생성한다.
이 때 생성된 실행컨텍스트는 스택 자료구조로 관리되는데, 이를 실행 컨텍스트 스택이라고 부른다.
위 코드를 실행하면 실행컨텍스트 스택에는 다음과 같이 실행컨텍스트가 추가되고 제거된다.

1) 전역코드 평가와 실행
자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행컨텍스트를 생성하고 실행컨텍텍스트 스택에 푸시한다.
이 때, 번역변수 x와 전역함수 foo는 전역 실행컨텍스트에 등록된다.
이후에 전역코드가 실행되기 시작하여 전역 변수 x에 값이 할당되고 전역함수 foo가 호출된다.
2) foo 함수 코드 평가와 실행
전역 함수 foo가 호출되면 전역코드의 실행은 일시중단되고 코드의 제어권이 foo함수 내부로 이동한다.
자바스크립트 엔진은 foo함수 내부의 함수코드를 평가하여 foo함수 실행컨텍스트를 생성하고 실행컨텍스트 스택에 푸시한다.
이 때, foo 함수의 지역변수 y와 중첩함수 bar가 foo함수 실행컨텍스트에 등록된다.
이 후, foo 함수코드가 실행되기 시작하여 지역변수 y에 값이 할당되고 중첩함수 bar가 호출된다.
3) bar 함수 코드 평가와 실행
4) foo 함수코드로 복귀
bar함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 foo함수로 이동한다.
이 때, 자바스크립트 엔진은 bar함수 실행컨텍스트를 실행컨텍스트 스택에서 제거한다.
5) 전역코드로 복귀
foo함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 전역코드로 이동한다.
이 때, 자바스크립트 엔진은 foo함수 실행컨텍스트를 실행컨텍스트 스택에서 제거한다.
그리고 더이상 실행한 전역코드가 남아있지 않으므로 전역 실행 컨텍스트도 실행컨텍스트 스택에서 제거된다.
이처럼 실행컨텍스트 스택은 코드의 실행순서를 관리한다.
소스코드가 평가되면 실행컨텍스트가 생성되고, 실행컨텍스트 스택의 최상위에 쌓인다.
실행컨텍스트 스택의 최상위에 있는 실행컨텍스트는 언제나 현재 실행중인 코드의 실행컨텍스트다.
따라서 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 있는 실행 컨텍스트를 실행중인 실행 컨텍스트(running execution context) 라 부른다.

렉시컬 환경(Lexical Environment)

렉시컬 환경은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로
실행컨텍스트를 구성하는 컴포넌트다.
실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리한다.
렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역,함수,블록 스코프)를 생성하여 식별자를 키로 등록하고, 식별자에 바인딩된 값을 관리한다.
즉, 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체이다.
실행컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성된다.

실행컨텍스트와 블록레벨 스코프

var키워드로 선언한 변수는 오로지 함수의 코드블록만 지역 스코프로 인정하는 함수레벨 스코프를 따른다.
let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드블록(함수, if문, for문, while문, try/catch문 등)을 지역스코프로 인정하는 블록레벨 스코프를 따른다.
ex)
```
let x = 1;
if (true) { 
   let x = 10;
   console.log(x);  // 10
}
console.log(x);  // 1
```
if문의 코드 블록이 실행되면 if문의 코드블록을 위한 블록레벨 스코프를 생성해야 한다.
이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체한다.
이 때, 새롭게 생성된 if문의 코드블록을 위한 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 if문이 실행되기 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킨다.
if문 코드 블록이 종료되면 if문의 코드블록이 실행되기 이전의 렉시컬 환경으로 되돌린다.
이는 if문뿐만 아니라 블록레벨스코프를 생성하는 모든 블록문에 적용된다.
for문의 변수 선언문에 let키워드를 사용하면 for문은 코드블록이 반복해서 실행될 때마다 코드블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성한다.
만약 for문의 코드블록 내에서 정의된 함수가 있다면 이 핫무의 상위 스코프는 for문의 코드블록이 생성한 렉시컬 환경이다.

참조(모던 자바스크립트 Deep Dive) 참조(코어 자바스크립트)