자바스크립트 실행 컨텍스트 (execution context) 란? (2)

🔍렉시컬 환경

😢렉시컬 환경은?

식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 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 바인딩 된 값을 관리한다.

즉 렉시컬 환경은 스코프를 구분해주고, 식별자를 키로 등록하고 관리하는 저장소 역할을 한다.

 

실행 컨텍스트는 렉시컬환경 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성됩니다.

생성 초기에는 렉시컬과 배리어블 모두 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조하지만

특정 상황을 만나게되면 배리어블컴포넌트를 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성하게되어

 

그 시점부터 배리어블컴포넌트와 렉시컬컴포넌트의 내용이 달라지는 경우가 있읍니다.

 

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😏렉시컬 환경의 컴포넌트 구성

Lexical Environment의 구성 컴포넌트
환경 레코드 (EnvironmentRecord)	스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소 환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조 (Outer Lexical Environment Reference)	외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킨다. 이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현한다.

 

 

 

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😏실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

var x = 1
const y = 2

function foo(a) {
    var x = 3
    const y = 4

    function bar (b) {
        const z = 5
        console.log(a + b + x + y + z)
    }
    bar(10)
}
foo(20)

예제를 통해 한번 알아보자구요

 

1. 전역 객체 생성

💲전역 객체

전역객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성됩니다.
전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수 표준 빌트인 객체가 추가되고
동작환경(클라이언트 사이드 또는 서버 사이드)에 따라 클라이언트 사이드 Web APi 또는
특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함한다.

전역객체도 Object.prototype을 상속받습니다.
즉 전역 객체도 프로토타입 체인의 일원입니다.

 

2. 전역 코드 평가

소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가합니다.

전역 코드의 평가는 다음과 같은 순서로 진행됩니다.

1. 전역 실행 컨텍스트 생성
2. 전역 렉시컬 환경 생성
2.1 전역 환경 레코드 생성
2.1.1 객체 환경 레코드 생성
2.1.2 선언적 환경 레코드 생성
2.2 this 바인딩
2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

 

위 내용을 순서대로 살펴봅시다.

1. 전역 실행 컨텍스트 생성(Global Execution Context)

먼저 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트에 푸시합니다.

이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위

즉 실행 중인 실행 컨텍스트가 됩니다.

 

이건 전 포스팅에서 이미 알아본 부분이니까 어렵지 않네요

ㅇㅋ

 

2. 전역 렉시컬 환경(Global Lexical Environment) 생성

전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩 합니다.

Global Execution Context 전역 실행 컨텍스트
LexicalEnvironment	Global Lexical Environment

 

2.1 전역 환경 레코드 생성(Global Environment Record)

👻전역 환경 레코드(Global Environment Record)

전역 변수를 관리하는 전역 스코프
전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티
빌트인 전역 함수
표준 빌트인 객체를 제공합니다.

ES6 이전에는 모든 전역 변수가 전역 객체의 프로퍼티가 되었음
이 말은 전역 객체가 전역 환경 레코드의 역할을 수행했다는 뜻임

하지만 let, const 키워드로 선언한 전역변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고
개념적인 블록 내에 존재하게 됨!!!

이렇게 기존의 var 키워드로 선언한 전역 변수와

let, const 키워드로 선언한 전역변수를 구분해주기 위해서!!!

전역 스코프 역할을 하는 전역 환경 레코드는

객체 환경 레코드	선언적 환경 레코드
Object Environment Record	Declarative Environment Record
var 키워드로 선언된 전역 변수 함수 선언문으로 정의한 전역 함수 빌트인 전역 프로퍼티 빌트인 전역 함수 표준 빌트인 객체를 관리함	let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리함

로 구성됩니다

 

이렇게 전역환경 레코드의 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드는

서로 협력하며 전역 스코프와 전역 객체를 관리하는 관계에 있습니다.

 

🙄요약하면 var 키워드의 문제점을 해결하기 위해 let, const가 등장했고

이 let , const를 따로 빼주기 위해서 전역 환경 레코드의 구성이

선언적 환경 레코드와 객체 환경 레코드로 나뉘게 된거군요

 

2.1.1 객체 환경 레코드(Object Environment Record) 생성

전역 환경 레코드를 구성하는 컴포넌트인 객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체와 연결됩니다.

BindingObject는 전역 객체 생성에서 생성된 전역 객체입니다.

아까 우리가 전역 코드를 평가하기도 전에 맨 처음 전역 객체를 생성할때에 생성된거군요!

🙄 BindingObject

전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는
전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해
전역객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.

그리고 이때 등록된 식별자를 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에서 검색하면
전역 객체의 프로퍼티를 검색하여 반환합니다.

이것이
var 키워드로 선언된 전역변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수가 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 되고
전역 객체를 가리키는 식별자(window)없이 전역 객체의 프로퍼티를 참조할 수 있는 매커니즘입니다.

 

 

var x = 1
const y = 2
function foo(a) {
    
}

위 예제에서 x 변수는 var 키워드로 선언한 변수입니다.

따라서 선언단계와 초기화 단계가 동시에 진행됩니다.

🤬변수 호이스팅이 발생하는 원인

전역 코드 평가 시점에 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해
전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한 다음 암묵적으로 undefined를 바인딩합니다.

var 키워드로 선언한 변수는 코드 실행 단계에서 변수 선언문 이전에도 참조할 수 있다.
변수 선언문 이전에 참조한 변수의 값은 언제나 undefined이다.
var 키워드로 선언한 변수에 할당한 함수 표현식도 이와 동일하게 동작합니다.

 

🤬함수 호이스팅

함수 선언문으로 정의한 함수가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 객체 환경 레코드에
바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 키로 등록하고 생성된 함수 객체를 즉시 할당함
즉 함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있음

 

2.1.2 선언적 환경 레코드(Declarative Environment Record) 생성

let , const 키워드로 선언한 전역 변수는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리됩니다.

Global Execution Context
lexicalEnvironment ->	GlobalEnvironmentRecord ->	Object Environment Record Binding Object ->	x : undefined foo : function object
		Declarative Environment Record ->	y : unintialized

 

let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재하게 된다.

하고 넘어갔던거 기억 나시나요?

개념적인 블록은 전역 환경 레코드의 선언적 환경 레코드를 말하는 것이었습니다.

 

따라서 위 예제에서 전역 변수 y는 let,const 키워드로 선언한 변수이니까

전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고

window.y와 같이 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없음.

 

🥶const 키워드로 선언한 변수? 일시적 사각지대?(Temporal Dead Zone; TDZ)

const 키워드로 선언된 변수는 "선언 단계"와 "초기화 단계"가 분리되어 진행됩니다.
따라서 초기화 단계 즉 런타임에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달하기 전까지
일시적 사각지대(Temporal Dead Zone)에 빠지게 됩니다.

위 표에서 uninitialized는 초기화 단계가 진행되지 않아 변수에 접근할 수 없음을 나타내는 표현임!
let, const도 변수 호이스팅이 발생하는 것은 var와 같지만
let const 키워드는 런타임에 컨트롤이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대에 빠져서 참조할 수 없음

 

let foo = 1 //전역변수

{
    console.log(foo);
    let foo=2//지역변수
}

위 예제에서

let, const 키워드로 선언한 변수가 호이스팅 되지 않는다면 전역 변수를 참조해야함

하지만 let 키워드로 선언한 변수도 여전히 호이스팅이 발생하기 때문에

참조 에러(ReferenceError)가 발생합니다.

ReferenceError : cannot access 'foo' before initialization

2.2 this 바인딩

전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩 됩니다.

Global Execution Context
lexicalEnvironment ->	GlobalEnvironmentRecord ->	Object Environment Record Binding Object ->	x : undefined foo : function object
		Declarative Environment Record ->	y : unintialized
		[[GlobalThisValue]]	...

일반적으로 전역 코드에서 this는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[globalThisValue]] 내부 슬롯에는

전역 객체가 바인딩 됩니다.

전역 코드에서 this를 참조하면 전역 환경 레코드의 [[globalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩 되어있는 객체가 반환된다.

+

😰객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드의 this 바인딩

전역 환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없다.
this 바인딩은 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

위엣 줄 안읽어도 되고 즉 상위 스코프를 가리킵니다.

이를 통하여 단방향 링크드 리스트인 스코프체인을 구현합니다.

 

현재 평가중인 소스코드는 전역코드이고 전역 코드를 포함하는 소스코드는 없으므로 전역 렉시컬 환경의

외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 null이 할당됩니다.

이는 전역 렉시컬 환경이 스코프 체인의 종점에 존재한다는 것을 뜻합니다. 당연한소리죵?

크으 알차다 그죠

3. 전역 코드 실행

이제 전역 코드의 평가는 다했고 코드를 순차적으로 실행하기 시작합니다.

변수 할당문이 실행되어 전역변수 x,y에 값이 할당되고 foo함수가 호출됩니다.

갑자기 뭔소리냐고요?

 

중간 내용이 너무 길어서 까먹고 있었는데 이거 예제 보면서 따라가고 있었던거임

var x = 1
const y = 2

function foo(a) {
    var x = 3
    const y = 4

    function bar (b) {
        const z = 5
        console.log(a + b + x + y + z)
    }
    bar(10)
}
foo(20)

 

너무 오래전이라 까먹으셨을테니 다시 코드를 보면서 가봅시다.

🙄식별자 결정(Identifier resolution)??

변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자인지 확인해야합니다.
선언되지 않는 식별자는 참조할 수 없으므로 할당이나 호출도 할 수 없겠죠!

또한 식별자는 스코프가 다르면 같은 이름을 가질 수 있습니다.
즉 동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러개 존재할 수도 있습니다.
스코프만 다르면 같은 변수이름을 써도 상관없잖슴

따라서 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있는데
이것을 식별자 결정이라고 합니다.

식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작합니다.
선언된 식별자는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록되어 있습니다.

저번 포스팅에서 실행 컨텍스트 스택은 스택 자료구조로 되어있다고 했고
실행 중인 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 맨위에 있다고했으니...ㅎㅎ;;;

 

다시 코드로 돌아가서

현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트니까 전역 렉시컬 환경에서

식별자 x, y , foo를 검색하기 시작합니다.

 

😏스코프체인의 동작 원리

만약 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면
상위 스코프(외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경)
로 이동하여서 식별자를 검색합니다.

 

하지만 전역 렉시컬 환경은 스코프 체인의 종점이므로 전역 렉시컬 환경에서 검색할 수 없는 식별자는

참조에러(ReferenceError)를 발생시킨다. 식별자 결정에 실패했기 때문이다.

이처럼 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고 

코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

 

4. foo 함수 코드 평가

var x = 1
const y = 2

function foo(a) {
    var x = 3
    const y = 4

    function bar (b) {
        const z = 5
        console.log(a + b + x + y + z)
    }
    bar(10)
}
foo(20) // 호출직전

현재 전역 코드 평가를 통해 전역 실행 컨텍스트가 생성되었고

전역코드를 실행하고 있으며 foo()함수를 호출하기 직전의 상황이다.

 

foo 함수가 호출되면 어떤 일이 일어날까요?

foo함수가 호출되면 전역코드의 실행을 일시 중단하고 foo 함수 내부로 코드의 제어권이 이동합니다.

그리고 함수코드를 평가하기 시작합니다.
함수 코드 평가는 아래 순서대로 진행됩니다.

1. 함수 실행 컨텍스트 생성
2. 함수 렉시컬 환경 생성
2.1 함수 환경 레코드 생성
2.2 this 바인딩
2.3 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

먼저 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성합니다.

생성된 함수 실행 컨텍스트는 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스택에 푸시됩니다.

이때 foo 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위

실행 중인 실행 컨텍스트(running execution context)가 됩니다.

저번 포스팅에서 표로 하나씩 봤던 부분이라 이해가 쉽네용

 

2. 함수 렉시컬 환경 생성

foo 함수 렉시컬 환경을 생성하고 foo 함수 실행 컨텍스트에 바인딩합니다.

렉시컬 환경은 우리가 지금까지 본 전역 렉시컬 환경에서와 마찬가지로

환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성됩니다.

 

2.1. 함수 환경 레코드 생성

함수 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트 중 하나인 함수 환경 레코드는

매개변수 , arguments 객체, 함수 내부의 지역변수, 중첩함수를 등록하고 관리함

 

2.2. this 바인딩

함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this 가 바인딩 됩니다. 다만 

[[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정됩니다.

예제에서 foo 함수는 일반 함수로 호출되었으므로 this는 전역 객체를 가리킵니다.

따라서 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩 됩니다.

 

foo함수 내부에서 this를 참조하면 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩 되어있는 객체가 반환됩니다.

<ref *1> Object [global] {
  global: [Circular *1],
  queueMicrotask: [Function: queueMicrotask],
  clearImmediate: [Function: clearImmediate],
  setImmediate: [Function: setImmediate] {
    [Symbol(nodejs.util.promisify.custom)]: [Getter]
  },
  structuredClone: [Function: structuredClone],
  clearInterval: [Function: clearInterval],
  clearTimeout: [Function: clearTimeout],
  setInterval: [Function: setInterval],
  setTimeout: [Function: setTimeout] {
    [Symbol(nodejs.util.promisify.custom)]: [Getter]
  },
  atob: [Function: atob],
  btoa: [Function: btoa],
  performance: Performance {
    nodeTiming: PerformanceNodeTiming {
      name: 'node',
      entryType: 'node',
      startTime: 0,
      duration: 41.15469999611378,
      nodeStart: 2.738699994981289,
      v8Start: 5.858899995684624,
      bootstrapComplete: 32.07759999483824,
      environment: 18.728399999439716,
      loopStart: -1,
      loopExit: -1,
      idleTime: 0
    },
    timeOrigin: 1671956618154.868
  },
  fetch: [AsyncFunction: fetch]
}

궁금해서 함수내부에서 console.log(this)를 찍어봤는데 이런 결과가 나오네요

그러니까 이게 전역객체라는 거겠네요..?

익숙한 fetch,settimeout같은 것들이 눈에 띄네요

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 할당됩니다.

 

foo 함수는 전역 코드에 정의된 전역 함수다. 따라서 foo 함수 정의는 전역 코드 평가 시점에 평가된다.

이 시점의 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트다.

따라서 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 전역 렉시컬 환경의 참조가 할당됩니다.

 

자바스크립트는 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정합니다.

그리고 함수 객체는 자신이 정의된 스코프 즉 상위 스코프를 기억합니다.

 

자바스크립트 엔진은 함수 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때에

현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경

 

즉 함수의 상위 스코프를 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장합니다.

함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 할당되는 것은

[[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조입니다.

 

즉 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]가 렉시컬 스코프를 구현하는 메커니즘인거죠!!

왜냐면 함수의 상위스코프를 [[Environment]]에 저장하니까...용

 

5. foo 함수 코드 실행

이제 런타임이 시작되어 foo 함수의 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작한다.

매개 변수에 인수가 할당되고 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 x,y에 값이 할당되고

함수 bar가 호출된다.

이때 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작한다.

현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 foo 함수 실행 컨텍스트이므로

foo 함수 렉시컬 환경에서 식별자 x,y를 검색하기 시작한다.

 

만약 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없다면

외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경으로 이동하여 식별자를 검색한다.

 

이 예제에서는 모든 식별자를 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 모두 검색할 수 있다.

 

6. bar 함수 코드 평가

var x = 1
const y = 2

function foo(a) {
    var x = 3
    const y = 4

    function bar (b) {
        const z = 5
        console.log(a + b + x + y + z)
    }
    bar(10)
}
foo(20) // 호출직전

예제 코드를 한번 더 봅시다.

foo 함수 실행 컨텍스트가 생성된 상태에서 foo 함수 코드를 실행하고 있는데

foo함수는 bar 함수를 호출하는 코드가 있습니다.

 

bar 함수가 호출되면 bar 함수 내부로 코드의 제어권이 이동합니다.

그리고 bar 함수 코드를 평가하기 시작합니다.

 

 

7. bar 함수 코드 평가

이제 런타임이 시작되어 bar 함수의 소스코드가 순차적으로 실행됩니다.

매개 변수에 인수가 할당되고 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 z에 값이 할당됩니다.

그리고 console.log(a + b + x + y + z)가 실행됩니다.

 

이 뒤에는 pop 하고 코드 종료되는 패턴입니다. 

여기까지 보느라 고생많았네요

 

다음은 클로저를 보겠습니다.. 그럼 20000