자바스크립트 실행 컨텍스트

실행 컨텍스트는 자바스크립트에서 가장 중요한 핵심 개념 중에 하나다. 이를 정확히 이해하는 것은 자바스크립트 개발자에게 매우 중요하다.

1. 개념

실행 컨텍스트

• 실행할 코드에 제공할 환경 정보들을 모아놓은 객체
• 자바스크립트의 동적 언어로서의 성격을 가장 잘 파악할 수 있는 개념

자바스크립트는 실행 컨텍스트가 활성화되는 시점에 다음과 같은 현상이 발생한다.

• 호이스팅이 발생한다(선언된 변수를 위로 끌어올린다)
• 외부 환경 정보를 구성한다
• this 값을 설정한다.

이로 인해 다른 언어에서 발견할 수 없는 특이한 현상들이 발생한다.

2. 실행 컨텍스트 구성

실행 컨텍스트는 다음과 같은 것들을 이용하면 call stack에 쌓이게 된다.

• 전역공간은 자동으로 컨텍스트로 구성된다.
• 함수를 실행한다.
• eval()함수를 실행한다.
• block을 만든다 (ES6+)

일반적으로 함수를 이용한 실행 컨텍스트를 사용한다.

var a = 1; // 전역 컨텍스트
function outer () { // outer 컨텍스트
  function inner () { // inner 컨텍스트
    console.log(a); // undefined
    var a = 3;
    console.log(a); // 3
  }
  inner();
  console.log(a); // 1
}
outer();
console.log(a); // 1

위와 같이 코드를 구성했을 때 실행 컨텍스트의 스택은 다음과 같은 순서로 실행된다.

• 프로그램 실행: [전역컨텍스트]
• outer 실행: [전역컨텍스트, outer]
• inner 실행: [전역컨텍스트, outer, inner]
• inner 종료: [전역컨텍스트, outer]
• outer 종료: [전역컨텍스트]

그리고 이러한 실행컨텍스트를 구성할 때 생기는 것들이 있다.

• VariableEnvironment
  • 현재 컨텍스트 내의 식별자(변수)들에 대한 정보
  • 외부 환경 정보
  • 선언 시점의 LexicalEnvironment의 스냅샷(변경사항 반영 X)
• LexicalEnvironment
  • 처음에는 VariableEnvironment와 같음
  • 변경 사항이 실시간으로 반영됨
• ThisBinding
  • 식별자가 바라봐야 할 대상 객체

Variable Environment

VariableEnvironment에 담기는 내용은 LexicalEnvironment와 같지만, 최초 실행 시의 스냅샷을 유지한다. 실행 컨텍스트를 생서할 때 VariableEnvironment에 정보를 먼저 담은 다음, 이를 복사해서 LexicalEnvironment를 만든다.

주로 활용하는 것은 LexicalEnvironment이다. 즉, VariableEnviroment는 스냅샷 유지를 목적으로 사용한다.

Lexcial Environment

LexicalEnvironment의 내부에는 environmentRecord와 outerEnvironmentReference로 구성돼 있다.

• environmentRecord로 인하여 호이스팅이 발생한다.
• outerEnvironmentReference로 인하여 스코프와 스코프체인이 형성된다.

3. environmentRecord와 Hoisting(호이스팅)

자바스크립트는 코드를 실행하기전에 식별자를 수집한다.

environmentRecord

현재 컨텍스트와 관련된 코드의 식별자 정보들이 저장된다.

• 매개변수 식별자
• 함수 자체
• 함수 내부의 식별자

Host Object(호스트 객체)

• 전역 실행 컨텍스트는 변수 객체를 생성하는 대신 전역 객체를 활용한다.
• 브라우저의 Window 객체, Node의 Global 객체 등이 이에 해당한다.
• 이들은 Host Object로 분류된다.

즉, 코드가 실행 되기 전에 자바스크립트의 엔진은 이미 실행 컨텍스트에 속한 변수명들을 모두 알고 있게 되는 셈이다.

이 때 호이스팅이란 개념이 이용된다.

엔진의 실제 동작 방식 대신에 자바스크립트 엔진은 식별자들을 최상단으로 끌어올려놓은 다음, 실제 코드를 실행한다 라고 생각해도 코드 해석에 문제되는 것이 없기 때문이다.

중요한 점은, 자바스크립트 엔진이 실제로 변수를 끌어올리지는 않지만, 편의상 끌어올리는 것으로 간주하자는 것이다.

function a (x) {
  console.log(x);
  var x ;
  console.log(x);
  var x = 2;
  console.log(x);
}
a(1);

위의 코드는 다음과 같이 해석될 수 있다.

function a () {
  var x = 1; // 매개변수 할당
  console.log(x);
  var x ;
  console.log(x);
  var x = 2;
  console.log(x);
}
a();

다시 위의 코드에서 호이스팅이 발생한다고 가정하면, 다음과 같이 해석될 수 있다.

function a () {
  var x;
  var x;
  var x;

  x = 1;
  console.log(x); // 1
  console.log(x); // 1
  x = 2;
  console.log(x); // 2
}
a();

변수의 호이스팅은 이처럼 해석될 수 있다. 함수의 호이스팅은 조금 다르다.

다음 예를 통해 살펴보자.

function a () {
  console.log(b);
  var b = 'bbb';
  console.log(b);
  function b () {};
  console.log(b);
}
a();

변수의 경우 정의부만 호이스팅 되지만, 함수는 함수 전체가 호이스팅 된다.

function a () {
  var b;
  function b () {};

  console.log(b); // f b () {}
  b = 'bbb';
  console.log(b); // bbb
  console.log(b); // bbb
}
a();

그리고 자바스크립트의 함수는 일급객체(혹은 일급시민)이기 때문에 함수 표현식이 가능하다.

일급객체(일급시민)

여기 x라는 것이 있다.

• x를 변수에 담을 수 있다.
• x를 매개변수에 넘길 수 있다.
• x를 함수에서 반환할 수 있다.

x를 만족할 때, 이를 일급객체라고 한다.

즉, 자바스크립트의 함수는 일급객체이므로

• 함수를 변수에 담을 수 있다.
• 함수를 매개변수로 넘길 수 있다.
• 함수를 함수에서 반환할 수 있다.

위의 같은 조건을 만족한다.

앞의 예제의 함수를 표현식으로 변경해보자.

function a () {
  console.log(b);
  var b = 'bbb';
  console.log(b);
  var b = function () {}; // b에 익명함수를 할당했다.
  console.log(b);
}
a();

그리고 이 코드는 다음과 같이 해석될 수 있다.

function a () {
  var b;
  var b;

  console.log(b); // undefined
  b = 'bbb';
  console.log(b); // bbb
  b = function () {}; // b에 익명함수를 할당했다.
  console.log(b); // f () {}
}
a();

4. outerEnvironmentReference와 Scope

scope

스코프란 식별자에 대한 유효범위이다.

• Scope A의 외부에서 선언한 변수는, A의 외부/내부 모두 접근 가능하다.
• A의 내부에서 선언한 변수는 오직 A의 내부에서만 접근할 수 있다.

스코프의 개념은 대부분의 언어에 존재하지만, ES5까지의 Javascript는 특이하게도 오직 함수에 의해서만 스코프가 생성된다.

scope chain

• 식별자의 유효범위를 안에서 바깥으로 차례로 검색해나는 것
• 이를 가능하게 하는 것이 outerEnvironmentReference이다.

outerEnvironmentReference는 현재 호출된 함수가 선언될 당시의 LexicalEnvironment를 참조한다.
선언하다라는 행위가 실제로 일어날 수 있는 시점은 콜 스택 상에서 어떤 실행 컨텍스트가 활성화된 상태일 때뿐이다.모든 코드는 실행 컨텍스트가 활서화 상태일 때 실행되기 때문이다.

var a = 1; // 전역 컨텍스트
function outer () { // outer 컨텍스트
  function inner () { // inner 컨텍스트
    console.log(a);
    var a = 3;
    console.log(a);
  }
  inner(); // inner가 실행될 때 outer의 LexcicalEnvironemnt를 outerEnvironmentReference로 참조한다.
  console.log(a);
}
outer(); // outer가 실행될 때 전역 컨텍스트의 LexcicalEnvironemnt를 outerEnvironmentReference로 참조한다.
console.log(a);

위의 코드는 다음과 같은 scope chain을 형성한다.

inner LexicalEnvironment {
    식별자 a
    outerEnvironmentReference = outer LexicalEnvironment {
            식별자 a
            outerEnvironmentReference = global LexicalEnvironment {
                식별자 a
            }
        }
    }
}

이러한 구조적 특성 덕분에 여러 스코프에 동일한 식별자를 선언할 경우, 무조건 scope chain 상에서 가장 먼저 발견된 식별자에만 접근 가능하게 된다.

inner LexicalEnvironment {

    식별자 a        # inner function에서 a에 접근할 때 여기에 가장 먼저 접근

    outerEnvironmentReference = outer LexicalEnvironment {

            식별자 a        # outer function에서 a에 접근할 때 여기에 가장 먼저 접근
            식별자 b        # inner function에서 b에 접근할 때 여기에 가장 먼저 접근

            outerEnvironmentReference = global LexicalEnvironment {

                식별자 a        # 전역에서 a에 접근할 때 여기에 가장 먼저 접근
                식별자 b        # 전역에서 b에 접근할 때 여기에 가장 먼저 접근
                식별자 c        # inner function에서 c에 접근할 때 여기에 가장 먼저 접근

            }

        }

    }

}

5. this

실행 컨텍스트의 thisBinding에는 this로 지정된 객체가 저장된다. this는 여기에 다루기에 복잡한 내용이 많기 때문에 따로 작성할 예정이다.

Summary

• 실행 컨텍스트는 실행할 코드에 제공할 환경 정보들을 모아놓은 객체이다.
  • 전역 공간에서 자동으로 생성되는 전연 컨텍스트
  • eval함수
  • 함수 실행에 의한 컨텍스트
• 실행 컨텍스트 객체는 활성화 되는 시점에 VariableEnviroment, LexcialEnvrionment, ThisBinding의 세 가지 정보를 수집한다.
• 실행 컨텍스트를 생서할 때 VariableEnvironment와 LexicalEnvironment가 동일한 내용으로 구성된다.
• LexicalEnvironment는 함수 실행 도중에 변경되는 사항이 즉시 반영된다.
• LexicalEnvironment와 VariableEnvironment는 다음과 environmentRecord와 outerEnvironmentReference로 구성돼 있다.
  • environmentRecord는 매개변수 식별자, 변수 식별자, 선언한 함수의 식별자 등을 수집한다.
    • 이것 때문에 호이스팅이라는 개념이 사용된다.
    • 호이스팅은 코드 해석을 좀 더 수월하게 하기 위해 environmentRecord의 수집 과정을 추상화한 개념이다.
    • 변수 선언부와 함수 선언문에 호이스팅이 발생한다.
    • 함수 표현식을 사용할 경우 함수의 선언부만 호이스팅이 발생한다.
  • outerEnvironmentReference는 상위(직전) 컨텍스트의 LexcicalEnviroment 정보를 참조한다.
    • 이것 때문에 스코프가 형성되고, 스코프 체인을 통해 상위 컨텍스트에 접근할 수 있다.
    • 스코프는 변수의 유효범위를 말한다.

Reference

코어 자바스크립트

• 2장. 실행 컨텍스트