실행 컨텍스트(execution context)는 자바스크립트의 동작 원리를 담고 있는 핵심 개념입니다.
실행 컨텍스트를 바르게 이해하면 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩된 값(식별자 바인딩)을 관리하는 방식과 호이스팅이 발생하는 이유, 클로저의 동작 방식, 그리고 태스크 큐와 함께 동작하는 이벤트 핸들러와 비동기 처리의 동작 방식을 이해할 수 있습니다.
ECMAScript 사양에서 사용하는 생소한 용어가 다수 등장해서 어렵게 느껴질 수 있지만 천천히 읽어보면 그리 어렵지 않은 개념입니다.
ECMASScript 사양은 소스코드(ECMAScript code)를 4가지 타입으로 구분합니다.
4가지 타입의 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성합니다.
| 소스코드의 타입 | 설명 |
|---|---|
| 전역 코드(global code) | 전역에 존재하는 소스코드를 말합니다. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않습니다. |
| 함수 코드(function code) | 함수 내부에 존재하는 소스코드를 말합니다. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않습니다. |
| eval 코드(eval code) | 빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달되어 실행되는 소스코드를 말합니다. |
| 모듈 코드(module code) | 모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말합니다. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않습니다. |
소스코드(실행 가능한 코드, executable code)를 4가지 타입으로 구분하는 이유는 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문입니다.
전역 코드는 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 합니다.
그리고 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티와 메서드로 바인딩하고 참조하기 위해 전역 객체와 ㅇ녀결되어야 합니다.
이를 위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성됩니다.
함수 코드는 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 합니다.
그리고 생성한 지역 스코프를 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결해야 합니다.
이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성됩니다.
eval 코드는 strict mode(엄격 모드)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성합니다.
이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성됩니다.
모듈 코드는 모듈별로 독립적인 모듈 스코프를 생성합니다.
이를 위해 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성됩니다.
모든 소스코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치며 코드를 실행하기 위한 준비를 합니다.
다시 말해, 자바스크립트 엔진은 소스코드를 2개의 과정, 즉 “소스코드의 평가”와 “소스코드의 실행” 과정으로 나누어 처리합니다.
소스코드 평가 과정에서는 실행 컨텍스트를 생성하고, 변수, 함수 등의 선언문만 먼저 실행하여 생성된 변수나 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프(렉시컬 환경의 환경 레코드)에 등록합니다.
소스코드 평가 과정이 끝나면 비로소 선언문을 제외한 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
즉, 런타임이 시작됩니다.
이때 소스코드 실행에 필요한 정보, 즉 변수나 함수의 참조를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득합니다.
그리고 변수 값의 변경 등 소스코드의 실행 결과는 다시 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록됩니다.
예를 들어, 다음과 같은 소스코드가 실행된다고 생각해봅시다.
var x;
x = 1;
자바스크립트 엔진은 위 예제를 2개의 과정으로 나누어 처리합니다.
먼저 소스코드 평가 과정에서 변수 선언문 var x;를 먼저 실행합니다.
이때 생성된 변수 식별자 x는 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되고 undefined로 초기화됩니다.
소스코드 평가 과정이 끝나면 비로소 소스코드 실행 과정이 시작됩니다.
변수 선언문 var x;는 소스코드 평가 과정에서 이미 실행이 완료되었습니다.
따라서 소스코드 실행 과정에서는 변수 할당문 x=1;만 실행됩니다.
이때 x 변수에 값을 할당하려면 먼저 x 변수가 선언된 변수인지 확인해야 합니다.
이를 위해 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 x 변수가 등록되어 있는지 확인합니다.
다시 말해, x 변수가 선언된 변수인지 확인합니다.
만약 x 변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록되어 있다면 x 변수는 선언된 변수, 즉 소스코드 평가 과정에서 선언문이 실행되어 등록된 변수입니다.
x 변수가 선언된 변수라면 값을 할당하고 할당 결과를 실행 컨텍스트에 등록하여 관리합니다.
다음 예제는 전역 코드와 함수 코드로 구성되어 있습니다.
자바스크립트 엔진이 이 예제를 어떻게 평가하고 실행할지 생각해봅시다.
// 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); // 3
전역 코드를 실행하기에 앞서 먼저 전역 코드 평가 과정을 거치며 전역 코드를 실행하기 위한 준비를 합니다.
소스코드 평가 과정에서는 선언문만 먼저 실행합니다.
따라서 전역 코드의 변수 선언문과 함수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 전역 변수와 전역 함수가 실행 컨텍스트가 관리하는 전역 스코프에 등록됩니다.
이때 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.
전역 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
이때 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출됩니다.
함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입합니다.
함수 호출에 의해 코드 실행 순서가 변경되어 함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기에 앞서 함수 코드 평가 과정을 거치며 함수 코드를 실행하기 위한 준비를 합니다.
이때 매개변수와 지역 변수 선언문이 먼저 실행되고, 그 결과 생성된 매개변수와 지역 변수가 실행 컨텍스트가 관리하는 지역 스코프에 등록됩니다.
또한 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체가 생성되어 지역 스코프에 등록되고 this 바인딩도 결정됩니다.
함수 코드 평가 과정이 끝나면 런타임이 시작되어 함수 코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
이때 매개변수와 지역 변수에 값이 할당되고 console.log 메서드가 호출됩니다.
console.log 메서드를 호출하기 위해 먼저 식별자인 console을 스코프 체인을 통해 검색합니다.
이를 위해 함수 코드의 지역 스코프는 상위 스코프인 전역 스코프와 연결되어야 합니다.
하지만 console 식별자는 스코프 체인에 등록되어 있지 않고 전역 객체에 프로퍼티로 존재합니다.
이는 전역 객체의 프로퍼티가 마치 전역 변수처럼 전역 스코프를 통해 검색 가능해야 한다는 것을 의미합니다.
다음은 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색합니다.
그후 console.log 메서드에 인수로 전달된 표현식 a + x + y가 평가됩니다.
a, x, y 식별자는 스코프 체인을 통해 검색합니다.
console.log 메서드의 실행이 종료되면 함수 코드 실행 과정이 종료되고 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속합니다.
이처럼 코드가 실행되려면 스코프를 구분하여 식별자와 바인딩된 값이 관리되어야 합니다.
그리고 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성하여 식별자를 검색할 수 있어야 하고, 전역 객체의 프로퍼티도 전역 변수처럼 검색할 수 있어야 합니다.
또한 함수 호출이 종료되면 함수 호출 이전으로 되돌아가기 위해 현재 실행 중인 코드와 이전에 실행하던 코드를 구분하여 관리해야 합니다.
이처럼 코드가 실행되려면 다음과 같이 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요합니다.
이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트입니다.
실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하는 데 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역입니다.
좀 더 구체적으로 말해, 실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 매커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리됩니다.
식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경 으로 관리하고 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택 으로 관리합니다.
먼저 실행 컨텍스트 스택에 대해 살펴봅시다.
다음 예제를 살펴봅시다.
const x = 1;
function foo() {
const y = 2;
function bar() {
const z = 3;
console.log(x + y + z);
}
bar();
}
foo(); // 6
위 예제는 소스코드의 타입으로 분류할 때 전역 코드와 함수 코드로 이루어져 있습니다.
자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성합니다.
그리고 함수가 호출되면 함수 코드를 평가하여 함수 실행 컨텍스트를 생성합니다.
이때 생성된 실행 컨텍스트는 스택(stack) 자료구조로 관리됩니다.
이를 실행 컨텍스트 스택 이라고 부릅니다.
위 코드를 실행하면 코드가 실행되는 시간의 흐름에 따라 실행 컨텍스트 스택에는 다음과 같이 실행 컨텍스트가 추가(push)되고 제거(pop)됩니다.
bar함수 실행 컨텍스트
foo함수 실행 컨텍스트 foo함수 실행 컨텍스트 foo함수 실행 컨텍스트
비어있음 -> 전역 실행 컨텍스트 -> 전역 실행 컨텍스트 -> 전역 실행 컨텍스트 -> 전역 실행 컨텍스트 -> 전역 실행 컨텍스트 -> 비어있음
자바스크립트 엔진은 먼저 전역 코드를 평가하여 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시합니다.
이때 전역 변수 x와 전역 함수 foo는 전역 실행 컨텍스트에 등록됩니다.
이후 전역 코드가 실행되기 시작하여 전역 변수 x에 값이 할당되고 전역 함수 foo가 호출됩니다.
전역 함수 foo가 호출되면 전역 코드의 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권(control)이 foo 함수 내부로 이동합니다.
자바스크립트 엔진은 foo 함수 내부의 함수 코드를 평가하여 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시합니다.
이때 foo 함수의 지역 변수 y와 중첩 함수 bar가 foo 함수 실행 컨텍스트에 등록됩니다.
이후 foo 함수 코드가 실행되기 시작하여 지역 변수 y에 값이 할당되고 중첩 함수 bar가 호출됩니다.
중첩 함수 bar가 호출되면 foo 함수 코드의 실행은 일시 중단되고 코드의 제어권이 bar 함수 내부로 이동합니다.
자바스크립트 엔진은 bar 함수 내부의 함수 코드를 평가하여 bar 함수 실행 컨텍스트를 생성하고 실행 컨텍스트 스택에 푸시합니다.
이때 bar 함수의 지역 변수 z가 bar 함수 실행 컨텍스트에 등록됩니다.
이후, bar 함수 코드가 실행되기 시작하여 지역 변수 z에 값이 할당되고 console.log 메서드를 호출한 이후 bar 함수는 종료됩니다.
bar 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 foo 함수로 이동합니다.
이때 자바스크립트 엔진은 bar 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거합니다.
그리고 foo 함수는 더 이상 실행할 코드가 없으므로 종료됩니다.
foo 함수가 종료되면 코드의 제어권은 다시 전역 코드로 이동합니다.
이때 자바스크립트 엔진은 foo 함수 실행 컨텍스트를 실행 컨텍스트 스택에서 팝하여 제거합니다.
그리고 더 이상 실행할 전역 코드가 남아 있지 않으므로 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 됩니다.
이처럼 실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리합니다.
소스코드가 평가되면 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 쌓입니다.
실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 코드의 실행 컨텍스트입니다.
따라서 실행 컨텍스트 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트를 실행 중인 컨텍스트(running execution context) 라 부릅니다.
렉시컬 환경(Lexical Environment)은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성하는 컴포넌트입니다.
실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉서킬 환경은 스코프와 식별자를 관리합니다.
렉시컬 환경은 키와 값을 갖는 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프)를 생성하여 식별자를 키로 등록하고 식별자에 바인딩된 값을 관리합니다.
즉, 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체입니다.
실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성됩니다.
생성 초기의 실행 컨텍스트와 렉시컬 환경을 그림으로 표현하면 다음과 같습니다.
| Execution Context | |||
| LexicalEnvironment | ———–> | Lexical Environment | |
| VariableEnvironment | ———-> | ………………. | ……………… |
생성 초기에 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트는 하나의 동일한 렉시컬 환경을 참조합니다.
이후 몇 가지 상황을 만나면 VariableEnvironment 컴포넌트를 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성하여 생성하고, 이때부터 VariableEnvironment 컴포넌트와 LexicalEnvironment 컴포넌트는 내용이 달라지는 경우도 있습니다.
여기에서는 strict mode와 eval 코드, try/catch 문과 같은 특수한 상황은 제외하고, LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트도 구분하지 않고 렉시컬 환경으로 통일해 간략하게 설명하려 합니다.
렉시컬 환경은 다음과 같이 두 개의 컴포넌트로 구성됩니다.
| Lexical Environment | |
| EnvironmentRecord | …. |
| OuterLexicalEnvironmentReference | …. |
스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 저장소입니다.
환경 레코드는 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있습니다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 상위 스코프를 가리킵니다.
이때 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말합니다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현합니다.
다음 예제를 통해 어떻게 실행 컨텍스트가 생성되고 코드 실행 결과가 관리되는지, 그리고 어떻게 실행 컨텍스트를 통해 식별자를 검색하는지 살펴봅시다.
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); // 42
전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성됩니다.
이때 전역 객체에는 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 그리고 표준 빌트인 객체가 추가되며 동작 환경(클라이언트 사이드 또는 서버 사이드)에 따라 클라이언트 사이드 Web API(DOM, BOM, Canvas, XMLHttpRequest, fetch, requestAnimationFrame, SVG, Web Storage, Web Component, Web Worker 등) 또는 특정 환경을 위한 호스트 객체를 포함합니다.
전역 객체도 Object.prototype을 상속받습니다.
즉, 전역 객체도 프로토타입 체인의 일원입니다.
// Object.prototype.toString
window.toString(); // -> "[object Window]"
window.__proto__.__proto__.__proto__.__proto__ === Object.prototype; // -> true
</br>
소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가합니다.
전역 코드 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
세부적인 생성 과정을 순서대로 살펴봅시다.
먼저 비어있는 전역 실행 컨텍스트를 생성하여 실행 컨텍스트 스택에 푸시합니다.
이때 전역 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위, 즉 실행 중인 실행 컨텍스트(running execution context)가 됩니다.
전역 렉시컬 환경(Global Lexical Environment)을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩합니다.
렉시컬 환경은 2개의 컴포넌트, 즉 환경 레코드(Environment Record)와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조(OuterLexicalEnvironmentReference)로 구성됩니다.
전역 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트인 전역 환경 레코드(Global Environment Record)는 전역 변수를 관리하는 전역 스코프, 전역 객체의 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 제공합니다.
모든 전역 변수가 전역 객체의 프로퍼티가 되는 ES6 이전에는 전역 객체가 전역 환경 레코드의 역할을 수행했습니다.
하지만 ES6의 let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재하게 됩니다.
이처럼 기존의 var 키워드로 선언한 전역 변수와 ES6의 let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 구분하여 관리하기 위해 전역 스코프 역할을 하는 전역 환경 레코드는 객체 환경 레코드(Object Environment Record)와 선언적 환경 레코드(Declarative Environment Record)로 구성되어 있습니다.
객체 환경 레코드는 기존의 전역 객체가 관리하던 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티와 빌트인 전역 함수, 표준 빌트인 객체를 관리하고, 선언적 환경 레코드는 let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리합니다.
즉, 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드는 서로 협력하여 전역 스코프와 전역 객체(전역 변수의 전역 객체 프로퍼티화)를 관리합니다.
전역 환경 레코드를 구성하는 컴포넌트인 객체 환경 레코드는 BindingObject라고 부르는 객체와 연결됩니다.
BindingObject는 “6.1 전역 객체 생성”에서 생성된 전역 객체입니다.
전역 코드 평가 과정에서 var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에 연결된 BindingObject를 통해 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.
그리고 이때 등록된 식별자를 전역 환경 레코드의 객체 환경 레코드에서 검색하면 전역 객체의 프로퍼티를 검색하여 반환합니다.
이것이 var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수가 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 되고 전역 객체를 가리키는 식별자(window) 없이 전역 객체의 프로퍼티를 참조(예를 들어, window.alert을 alert으로 참조)할 수 있는 메커니즘입니다.
위 예제의 전역 변수 x와 전역 함수 foo는 객체 환경 레코드를 통해 객체 환경 레코드의 BindingObject에 바인딩되어 있는 전역 객체의 프로퍼티와 메서드가 됩니다.
var x = 1;
const y = 2;
function foo (a) {
...
x 변수는 var 키워드로 선언한 변수입니다.
따라서 “선언 단계”와 “초기화 단계”가 동시에 진행됩니다.
다시 말해, 전역 코드 평가 시점에 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 변수 식별자를 키로 등록한 다음, 암묵적으로 undefined를 바인딩합니다.
따라서 var 키워드로 선언한 변수는 코드 실행 단계(현 시점은 코드 실행 단계가 아니라 코드 평가 단계입니다)에서 변수 선언문 이전에도 참조할 수 있습니다.
단, 변수 선언문 이전에 참조한 변수의 값은 언제나 undefined입니다.
var키워드로 선언한 변수에 할당한 함수 표현식도 이와 동일하게 동작합니다.
이것이 변수 호이스팅이 발생하는 원인입니다.
함수 선언문으로 정의한 함수가 평가되면 함수 이름과 동일한 이름의 식별자를 객체 환경 레코드에 바인딩된 BindingObject를 통해 전역 객체에 키로 등록하고 생성된 함수 객체를 즉시 할당합니다.
이것이 변수 호이스팅과 함수 호이스팅의 차이입니다.
즉, 함수 선언문으로 정의한 함수는 함수 선언문 이전에 호출할 수 있습니다.
var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수 이외의 선언, 즉 let, const 키워드로 선언한 전역 변수(let, const 키워드로 선언한 변수에 할당한 함수 표현식 포함)는 선언적 환경 레코드에 등록되고 관리됩니다.
ES6의 let, const 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않고 개념적인 블록 내에 존재하게 됩니다.
여기서 개념적인 블록이 바로 전역 환경 레코드의 선언적 환경 레코드입니다.
따라서 위 예제의 전역 변수 y는 let, const 키워드로 선언한 변수이므로 전역 객체의 프로퍼티가 되지 않기 때문에 window.y와 같이 전역 객체의 프로퍼티로서 참조할 수 없습니다.
또한 const 키워드로 선언한 변수는 “선언 단계”와 “초기화 단계”가 분리되어 진행합니다.
따라서 초기화 단계, 즉 런타임에 실행 흐름이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대(Temporal Dead Zone, TDZ)에 빠지게 됩니다.
let, const 키워드로 선언한 변수도 변수 호이스팅이 발생하는 것은 변함이 없습니다.
단, let, const 키워드로 선언한 변수는 런타임에 컨트롤이 변수 선언문에 도달하기 전까지 일시적 사각지대에 빠지기 때문에 참조할 수 없습니다.
let foo = 1; // 전역 변수
{
// let, const 키워드로 선언한 변수가 호이스팅되지 않는다면 전역 변수를 참조해야 한다.
// 하지만 let 키워드로 선언한 변수도 여전히 호이스팅이 발생하기 때문에 참조 에러(ReferenceError)가 발생한다.
console.log(foo); // ReferenceError: Cannot access 'foo' before initialization
let foo = 2; // 지역 변수
}
전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩됩니다.
일반적으로 전역 코드에서 this는 전역 객체를 가리키므로 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩됩니다.
전역 코드에서 this를 참조하면 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환됩니다.
참고로 전역 환경 레코드를 구성하는 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드에는 this 바인딩이 없습니다.
this 바인딩은 전역 환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재합니다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조(Outer Lexical Environment Reference)는 현재 평가 중인 소스코드를 포함하는 외부 소스코드의 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프를 가리킵니다.
이를 통해 단방향 링크드 리스트인 스코프 체인을 구현합니다.
현재 평가 중인 소스코드는 전역 코드입니다.
전역 코드를 포함하는 소스코드는 없으므로 전역 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 null이 할당됩니다.
이는 전역 렉시컬 환경이 스코프 체인의 종점에 존재함을 의미합니다.
이제 전역 코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
변수 할당문이 실행되어 전역 변수 x, y에 값이 할당됩니다.
그리고 foo 함수가 호출됩니다.
변수 할당문 또는 함수 호출문을 실행하려면 먼저 변수 또는 함수 이름이 선언된 식별자인지 확인해야 합니다.
선언된지 않는 식별자는 참조할 수 없으므로 할당이나 호출도 할 수 없기 때문입니다.
또한 식별자는 스코프가 다르면 같은 이름을 가질 수 있습니다.
즉, 동일한 이름의 식별자가 다른 스코프에 여러 개 존재할 수도 있습니다.
따라서 어느 스코프의 식별자를 참조하면 되는지 결정할 필요가 있습니다.
이를 식별자 결정(identifier resolution) 이라 합니다.
식별자 결정을 위해 식별자 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작합니다.
선언된 식별자는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 환경 레코드에 등록되어 있습니다.
현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트이므로 전역 렉시컬 환경에서 식별자 x, y, foo를 검색하기 시작합니다.
만약 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경, 즉 상위 스코프로 이동하여 식별자를 검색합니다.
이것이 바로 스코프 체인의 동작 원리입니다.
하지만 전역 렉시컬 환경은 스코프 체인의 종점이므로 전역 렉시컬 환경에서 검색할 수 없는 식별자는 참조 에러(ReferenceError)를 발생시킵니다.
식별자 결정에 실패했기 때문입니다.
이처럼 실행 컨텍스트는 소스코드를 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역입니다.
예제 코드를 다시 한번 살펴봅시다.
현재 전역 코드 평가를 통해 전역 실행 컨텍스트가 생성되었고 전역 코드를 실행하고 있습니다.
현재 진행 상황은 foo 함수를 호출하기 직전입니다.
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); // ← 호출 직전
foo 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 foo 함수 내부로 코드의 제어권이 이동합니다.
그리고 함수 코드를 평가하기 시작합니다.
함수 코드 평가는 아래 순서로 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
세부적인 생성 과정을 순서대로 살펴봅시다.
먼저 foo 함수 실행 컨텍스트를 생성합니다.
생성된 함수 실행 컨텍스트는 함수 렉시컬 환경이 완성된 다음 실행 컨텍스트 스택에 푸시됩니다.
이떄 foo 함수 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택의 최상위, 즉 실행 중인 실행 컨텍스트(running execution context)가 됩니다.
foo 함수 렉시컬 환경(Function Lexical Environment)을 생성하고 foo 함수 실행 컨텍스트에 바인딩합니다.
렉시컬 환경은 2개의 컴포넌트, 즉 환경 레코드와 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 구성됩니다.
함수 렉시컬 환경을 구성하는 컴포넌트 중 하나인 함수 환경 레코드(Function Environment Record)는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에서 선언한 지역 변수와 중첩 함수를 등록하고 관리합니다.
함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩됩니다.
[[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정됩니다.
foo 함수는 일반 함수로 호출되었으므로 this는 전역 객체를 가리킵니다.
따라서 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에는 전역 객체가 바인딩됩니다.
foo 함수 내부에서 this를 참조하면 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 바인딩되어 있는 객체가 반환됩니다.
외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 foo 함수 정의가 평가된 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 할당됩니다.
foo 함수는 전역 코드에 정의된 전역 함수입니다.
따라서 foo 함수 정의는 전역 코드 평가 시점에 평가됩니다.
이 시점의 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 실행 컨텍스트입니다.
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 기억하고 있습니다.
자바스크립트 엔진은 함수 정의를 평가하여 함수 객체를 생성할 때 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 바로 함수의 상위 스코프를 가리키는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조입니다.
즉, 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]가 바로 렉시컬 스코프를 구현하는 매커니즘입니다.
함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]와 렉시컬 스코프는 클로저를 이해할 수 있는 중요한 단서입니다.
이제 런타임이 시작되어 foo 함수의 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 x, y에 값이 할당됩니다.
그리고 함수 bar가 호출됩니다.
이때 식별자 결정을 위해 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색하기 시작합니다.
현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 foo 함수 실행 컨텍스트이므로 foo 함수 렉시컬 환경에서 식별자 x, y를 검색하기 시작합니다.
만약 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 렉시컬 환경으로 이동하여 식별자를 검색합니다.
다행히 모든 식별자는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 모두 검색할 수 있습니다.
검색된 식별자에 값을 바인딩합니다.
예제 코드를 다시 한번 살펴봅시다.
현재 foo 함수 코드 평가를 통해 foo 함수 실행 컨텍스트가 생성되었고 foo 함수 코드를 실행하고 있습니다.
현재 진행 상황은 bar 함수를 호출하기 직전입니다.
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); // ← 호출 직전
}
foo(20);
bar 함수가 호출되면 bar 함수 내부로 코드의 제어권이 이동합니다.
그리고 bar 함수 코드를 평가하기 시작합니다.
실행 컨텍스트와 렉시컬 환경의 생성 과정은 foo 함수 코드 평가와 동일합니다.
이제 런타임이 시작되어 bar 함수의 소스코드가 순차적으로 실행되기 시작합니다.
매개변수에 인수가 할당되고, 변수 할당문이 실행되어 지역 변수 z에 값이 할당됩니다.
그리고 console.log(a+b+x+y+z);가 실행됩니다.
이 코드는 다음 순서로 실행됩니다.
먼저 console 식별자를 스코프 체인에서 검색합니다.
스코프 체인은 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 시작하여 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 이어지는 렉시컬 환경의 연속입니다.
따라서 식별자를 검색할 때는 언제나 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 검색하기 시작합니다.
실행 중인 실행 컨텍스트는 bar 함수 실행 컨텍스트입니다.
따라서 bar 함수 실행 컨텍스트의 bar 함수 렉시컬 환경(bar Lexical Environment)에서 console 식별자를 검색하기 시작합니다.
이곳에는 console 식별자가 없으므로 스코프 체인 상의 상위 스코프, 즉 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 foo 함수 렉시컬 환경(foo Lexical Environment)으로 이동하여 console 식별자를 검색합니다.
이곳에도 console 식별자가 없으므로 스코프 체인 상의 상위 스코프, 즉 외부 렉시컬 환경에 대한 참조가 가리키는 전역 렉시컬 환경(Global Lexical Environment)으로 이동하여 console 식별자를 검색합니다.
전역 렉시컬 환경은 객체 환경 레코드와 선언적 환경 레코드로 구성되어 있습니다.
console 식별자는 객체 환경 레코드의 BindingObject를 통해 전역 객체에서 찾을 수 있습니다.
이제 console 식별자에 바인딩된 객체, 즉 console 객체에서 log 메서드를 검색합니다.
이때 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 메서드를 검색합니다.
log 메서드는 상속된 프로퍼티가 아니라 console 객체가 직접 소유하는 프로퍼티 입니다.
console.hasOwnProperty("log"); // -> true
이제 console.log 메서드에 전달할 인수, 즉 표현식 a + b + x + y + z를 평가하기 위해 a, b, x, y, z 식별자를 검색합니다.
식별자는 스코프 체인, 즉 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경에서 시작하여 외부 렉시컬 환경에 대한 참조로 이어지는 렉시컬 환경의 연속에서 검색합니다.
a 식별자는 foo 함수 렉시컬 환경에서, b 식별자는 bar 함수 렉시컬 환경에서, x와 y 식별자는 foo 함수 렉시컬 환경에서, z 식별자는 bar 함수 렉시컬 환경에서 검색됩니다.
표현식 a + b + x + y + z가 평가되어 생성한 값 42(20 + 10 + 3 + 4 + 5)를 console.log 메서드에 전달하여 호출합니다.
console.log 메서드가 호출되고 종료하면 더는 실행할 코드가 없으므로 bar 함수 코드의 실행이 종료됩니다.
이떄 실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거되고 foo 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 됩니다.
실행 컨텍스트 스택에서 bar 함수 실행 컨텍스트가 제거되었다고 해서 bar 함수 렉시컬 환경까지 즉시 소멸하는 것은 아닙니다.
렉시컬 환경은 실행 컨텍스트에 의해 참조되기는 하지만 독립적인 객체입니다.
객체를 포함한 모든 값은 누군가에 의해 참조되지 않을 때 비로소 가비지 컬렉터에 의해 메모리 공간의 확보가 해제되어 소멸합니다.
bar 함수 실행 컨텍스트가 소멸되었다 하더라도 만약 bar 함수 렉시컬 환경을 누군가 참조하고 있다면 bar 함수 렉시컬 환경은 소멸하지 않습니다.
bar 함수가 종료하면 더 이상 실행할 코드가 없으므로 foo 함수 코드의 실행이 종료됩니다.
이때 실행 컨텍스트 스택에서 foo 함수 실행 컨텍스트가 팝되어 제거되고 전역 실행 컨텍스트가 실행 중인 실행 컨텍스트가 됩니다.
foo 함수가 종료되면 더는 실행할 전역 코드가 없으므로 전역 코드의 실행이 종료되고 전역 실행 컨텍스트도 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 실행 컨텍스트 스택에는 아무것도 남아있지 않게 됩니다.
var 키워드로 선언한 변수는 오로지 함수의 코드 블록만 지역 스코프로 인정하는 함수 레벨 스코프를 따릅니다.
하지만 let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록(함수 if 문, for 문, while 문, try/catch문 등)을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프(block-level scope)를 따릅니다.
다음 예제를 살펴봅시다.
let x = 1;
if (true) {
let x = 10;
console.log(x); // 10
}
console.log(x); // 1
if 문의 코드 블록 내에서 let 키워드로 변수가 선언되었습니다.
따라서 if 문의 코드 블록이 실행되면 if 문의 코드 블록을 위한 블록 레벨 스코프를 생성해야 합니다.
이를 위해 선언적 환경 레코드를 갖는 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존의 전역 렉시컬 환경을 교체합니다.
이때 새롭게 생성된 if 문의 코드 블록을 위한 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조는 if 문이 실행되기 이전의 전역 렉시컬 환경을 가리킵니다.
이는 if 문뿐 아니라 블록 레벨 스코프를 생성하는 모든 블록문에 적용됩니다.
for 문의 변수 선언문에 let 키워드를 사용한 for 문은 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 코드 블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성합니다.
만약 for 문의 코드 블록 내에서 정의된 함수가 있다면 이 함수의 상위 스코프는 for 문의 코드 블록이 생성한 렉시컬 환경입니다.
이때 함수의 상위 스코프는 for 문의 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 식별자(for 문의 변수 선언문 및 for 문의 코드 블록 내에서 선언된 지역 변수 등)의 값을 유지해야 합니다.
이를 위해 for 문의 코드 블록이 반복해서 실행될 때마다 독립적인 렉시컬 환경을 생성하여 식별자의 값을 유지합니다.