javascript-study-13

2019-10-22

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JavaScript Study 13

용어
고차함수
실행 컨텍스트
실행 가능한 코드의 평가와 실행
실행 컨텍스트의 역할
실행 컨텍스트 스택
동기식 처리 모델과 비동기식 처리 모델
렉시컬 환경
전역 코드 평가
함수 코드 평가
예제
- 전체 구상도

용어 - ( 러버덕 )

고차함수
실행 컨텍스트
실행 컨텍스트 이해
코드 평가
코드 실행
렉시컬 환경
동기식 vs 비동기식
실행 컨텍스트 스택

고차함수

고차함수

실행 컨텍스트 (Execution Context)

실행 컨텍스트는 식별자, 스코프, 호이스팅, 클로저 등의 동작 원리를 담고 있는 자바스크립트의 핵심 개념이다.

실행 컨텍스트를 바르게 이해하면 자바스크립트가 스코프를 기반으로 식별자와 식별자에 바인딩된 값을 관리하는 방식,호이스팅이 발생하는 이유, 그리고 클로저의 동작 방식에 대해 이해할 수 있다.

실행 컨텍스트(Execution Context)는 실행 가능한 코드를 평가하고 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

ECMAScript 사양은 실행 가능한 코드(Executable Code)를 4가지 유형으로 구분한다.

실행 가능한 코드	설명
전역 코드(Global code)	전역에 존재하는 텍스트 코드를 말한다. 전역에 정의된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
함수 코드(Function code)	함수 내부에 존재하는 텍스트 코드를 말한다. 함수 내부에 중첩된 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.
eval 코드(Eval code)	빌트인 전역 함수인 eval 함수에 인수로 전달된 텍스트 코드를 말한다.
모듈 코드(Module code)	모듈 내부에 존재하는 텍스트 코드를 말한다. 모듈 내부의 함수, 클래스 등의 내부 코드는 포함되지 않는다.

실행 가능한 코드를 4가지 유형으로 구분하는 이유는 각 유형마다 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르기 때문이다.

전역 코드: 전역 코드는 전역 스코프를 생성해야 하며 전역 객체와 연결되어야 한다. 이를 위해 전역 코드가 평가되면 전역 실행 컨텍스트가 생성된다.
함수 코드: 함수 코드는 지역 스코프를 생성해야 하며 생성된 지역 스코프는 스코프 체인의 최상위인 전역 스코프에서 시작하는 스코프 체인의 일원으로 연결되어야 한다. 이를 위해 함수 코드가 평가되면 함수 실행 컨텍스트가 생성된다.
eval 코드: eval 코드는 엄격 모드(strict mode)에서 자신만의 독자적인 스코프를 생성한다. 이를 위해 eval 코드가 평가되면 eval 실행 컨텍스트가 생성된다.
모듈 코드: 모듈 코드는 모듈 별로 독립적인 스코프를 생성한다. 이를 위해 모듈 코드가 평가되면 모듈 실행 컨텍스트가 생성된다.

이 중 제일 중요한 전역코드 , 함수코드만 학습한다.

실행 가능한 코드의 평가와 실행

모든 실행 가능한 코드는 실행에 앞서 평가 과정을 거치면서 코드 실행을 위한 준비를 한다.
코드의 평가 과정에서 실행 컨텍스트가 생성되고 변수, 함수, 클래스 등의 선언문이 평가되어 그 결과(=식별자)가 생성된 실행 컨텍스트에 등록된다.
코드의 평가 과정이 끝나면 비로소 선언문을 제외한 코드가 순차적으로 실행된다.
코드 실행에 필요한 정보를 실행 컨텍스트에서 취득한다. 그리고 코드의 실행 결과는 실행 컨텍스트에서 관리된다.

실행 컨텍스트의 역할

아래 예제는 전역 코드와 함수 코드로 구성되어 있다. 자바스크립트 엔진이 아래 예제를 어떻게 실행할지 생각해보자.

// 전역 변수 선언
const x = 1;
const y = 2;

// 함수 정의
function foo(a) {
  // 지역 변수 선언
  const x = 10;
  const y = 20;

  // 메소드 호출
  console.log(a + x + y); // 130
}

// 함수 호출
foo(100);

// 메소드 호출
console.log(x + y); // 3

1. 전역 코드 평가

한 줄씩 실행되기에 앞서 먼저 전역 코드가 평가된다.
이때 전역의 변수 선언문과 함수 선언문이 평가되고 전역 변수와 전역 함수는 전역 스코프에 등록된다.
var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다.

2. 전역 코드 실행

전역 코드 평가가 종료하면 순차적으로 전역 코드가 실행되어 전역 변수에 값이 할당되고 함수가 호출된다.
함수가 호출되면 순차적으로 실행되던 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 코드 실행 순서를 변경하여 함수 내부로 진입한다.

3. 함수 코드 평가

함수 내부로 진입하면 함수 내부의 문들을 실행하기에 앞서 먼저 함수 코드가 평가된다.
이때 매개 변수와 지역 변수 선언문이 평가되고 그 결과, 매개 변수와 지역 변수는 지역 스코프에 등록된다.
또한 함수 내부에서 지역 변수처럼 사용할 수 있는 arguments 객체도 생성되어 지역 스코프에 등록된다.

4. 함수 코드 실행

함수 코드 평가가 종료하면 순차적으로 함수 코드가 실행되어 매개 변수와 지역 변수에 값이 할당되고 console.log 메소드가 호출된다.

console.log 메소드를 호출하기 위해 먼저 식별자 console을 스코프 체인을 통해 검색한다. 따라서 함수 코드의 지역 스코프는 상위 스코프인 전역 스코프와 연결되어야 한다. 하지만 식별자 console은 스코프 체인에 등록되어 있지 않고 전역 객체에 프로퍼티로 존재한다. 이는 전역 객체의 프로퍼티가 마치 전역 변수처럼 전역 스코프에서 검색 가능하여야 한다는 것을 의미한다.

다음은 log 프로퍼티를 console 객체의 프로토타입 체인을 통해 검색한다. 그후 console.log 메소드의 인수로 전달된 표현식 a + x + y가 평가된다. 각각의 식별자 a, x, y는 스코프 체인을 통해 검색한다. console.log 메소드의 실행이 종료되면 foo 함수 코드의 실행이 종료되고 foo 함수 호출 이전으로 되돌아가 전역 코드 실행을 계속한다.

이처럼 코드가 실행되려면 스코프를 구분하여 식별자와 바인딩된 값을 관리할 수 있어야 한다. 그리고 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성하여 식별자를 검색할 수 있어야 하고, 전역 객체의 프로퍼티도 전역 변수처럼 검색할 수 있어야 한다.

또한 함수 호출이 종료하면 함수 호출 이전으로 되돌아가기 위해 현재 실행 중인 코드와 이전에 실행하던 코드를 구분하여 관리해야 한다. 이처럼 코드가 평가되고 실행되려면 아래와 같이 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

선언에 의해 생성된 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)를 스코프를 구분하여 등록하고 상태 변화(식별자에 바인딩된 값의 변화)를 지속적으로 관리할 수 있어야 한다.
스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 즉, 스코프 체인을 통해 상위 스코프로 이동하며 식별자를 검색할 수 있어야 한다.
현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경(예를 들어 함수 호출에 의한 실행 순서 변경)할 수 있어야 하며 다시 되돌아갈 수도 있어야 한다.

이 모든 것을 관리하는 것이 바로 실행 컨텍스트이다. 실행 컨텍스트(Execution Context)는 실행 가능한 코드를 평가하고 실행하기 위해 필요한 환경을 제공하고 코드의 실행 결과를 실제로 관리하는 영역이다.

다시 말해, 실행 컨텍스트는 식별자(변수, 함수, 클래스 등의 이름)를 등록하고 관리하는 스코프와 실행 순서 관리를 구현한 내부 매커니즘으로 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.

실행 컨텍스트 스택

실행 컨텍스트 스택(Execution context stack)를 스택자료(LIFO) 형태로 저장한다.

실행 컨텍스트 스택을 콜 스택(Call stack)이라고 부르기도 한다.

const x = 1;

function foo () {
  const y = 2;

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

foo(); // 6

동기식 처리 모델과 비동기식 처리 모델

자바스크립트 엔진은 단 하나의 실행 컨텍스트 스택을 갖는다. 이는 자바스크립트가 싱글 스레드(single thread)로 동작한다는 것을 의미한다.

실행 컨텍스트 스택의 최상위 스택(실행 중인 실행 컨텍스트)을 제외한 모든 실행 컨텍스트는 모두 실행 대기 중인 태스크들이다. 이들은 현재 실행 중인 실행 컨텍스트가 팝되어 실행 컨텍스트 스택에서 제거될 때까지 실행을 대기한다. 이처럼 하나의 처리가 종료되어야 다음 처리를 실행할 수 있는 것을 동기식 처리 모델(Synchronous processing model)이라고 한다.

동기식 처리 모델은 직렬적으로 태스크(task)를 수행한다. 즉, 태스크는 순차적으로 실행되며 어떤 작업이 수행 중이면 다음 작업은 대기하게 된다. 예를 들어 서버에서 데이터를 가져와서 화면에 표시하는 작업을 수행할 때, 서버에 데이터를 요청하고 데이터가 응답될 때까지 이후 태스크들은 블로킹(blocking, 작업 중단)된다.

자바스크립트는 비동기식 처리 모델을 지원한다. 비동기식 처리 모델(Asynchronous processing model 또는 Non-Blocking processing model)은 병렬적으로 태스크를 수행한다. 즉, 태스크가 종료되지 않은 상태라 하더라도 대기하지 않고 다음 태스크를 실행한다. (동시성 부여)

예를 들어 서버에서 데이터를 가져와서 화면에 표시하는 태스크를 수행할 때, 서버에 데이터를 요청한 이후 서버로부터 데이터가 응답될 때까지 대기하지 않고(Non-Blocking) 즉시 다음 태스크를 수행한다. 이후 서버로부터 데이터가 응답되면 이벤트가 발생하고 이벤트 핸들러가 응답된 데이터를 가지고 수행할 태스크를 계속해 수행한다.

자바스크립트의 Timer 함수(setTimeout, setInterval), Ajax 요청은 비동기식 처리 모델로 동작한다. 비동기식 처리 모델은 자바스크립트에 동시성(concurrency)을 부여하여 싱글 스레드의 약점을 보완해 준다. 하지만 비동기식으로 동작하는 코드는 순차적으로 실행되지 않아 가독성이 좋지 않고 콜백 헬을 유발하며 에러 처리가 어렵다는 약점이 있다.

이에 대한 대책으로 ‘프로미스’ 가 나왔다.
프로미스는 성공여부와 실패여부를 나누어 반환하고자하는것을 나눈다.

렉시컬 환경

렉시컬 환경(Lexical Environment)은 식별자가 선언되는 환경을 말한다. 즉, 렉시컬 스코프를 의미한다.
실행 컨텍스트 스택이 코드의 실행 순서를 관리한다면 렉시컬 환경은 스코프와 식별자를 관리한다.
실행 컨텍스트는 렉시컬 환경이라는 객체를 가지고 있다.
렉시컬 환경은 객체 형태의 스코프(전역, 함수, 블록 스코프)를 만들고 이곳에 식별자를 등록한다. 그리고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리한다. 즉, 렉시컬 환경은 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 한다

전역 코드 평가

소스 코드가 로드되면 자바스크립트 엔진은 전역 코드를 평가한다. 전역 코드 평가는 아래 순서로 진행된다.

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. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 할당
  2.3. this 바인딩

함수 코드 평가

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

예제

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

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