모던 자바스크립트 Deep Dive #24. 클로저

epiphany·2024년 1월 31일

JavaScript

모던 자바스크립트 Deep Dive

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클로저: 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성
(일급 객체 p283 참고)

24.1 렉시컬 스코프

렉시컬 스코프(정적 스코프): 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

foo();  // 1
bar();  // 1

foo, var 함수의 상위 스코프는 전역이다. bar 함수를 foo 함수에서 호출한 것과 상관 없이, 함수를 정의한 위치에 의해 상위 스코프는 정적으로 결정되고 변하지 않는다.

스코프 체인: 렉시컬 환경은 자신의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결됨

24.2 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

렉시컬 스코프가 가능하려면 상위 스코프를 기억해야한다.
이를 위해 함수는 자신의 내부 슬롯[[Environment]]에 상위 스코프(자신이 정의된 환경)의 참조를 저장함

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

foo();
bar();

위와 같은 상태에서 foo 함수와 bar 함수는 모두 전역 코드가 평가되는 시점에 평가되어 함수 객체를 생성하고 전역 객체 window의 메서드가 된다. 함수 객체가 생성되었을 때 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]가 생성된다.
이 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트는 전역 환경이며, foo 함수와 bar 함수의 내부 슬롯에는 전역 렉시컬 환경의 참조가 저장되는 것이다.

함수 코드의 평가 순서
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 -> 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당됨 (상위 스코프를 의미)

24.3 클로저와 렉시컬 환경

클로저(closure): 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료된 외부 함수의 변수를 참조할 수 있는데 이러한 중첩 함수를 클로저라고 부름

const x = 1;

function outer() {
  const x = 10;
  const inner = function() {console.log(x);};
  return inner;
}
const innerFunc = outer();
innerFunc(); // 10

outer 함수의 실행이 종료되면 inner 함수를 반환하면서 outer 함수의 생명 주기가 종료됨 -> 즉 outer 함수의 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에서 제거됨
outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아님

outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수의 내부 슬롯에 의해 참조되고 있고 inner 함수는 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않음

가비지 컬렉터는 누군가가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않음

외부 함수보다 더 오래 생종한 중첩 함수는 외부 함수의 생종 여부와 상관 없이 상위 스코프를 기억함 -> 상위 스코프를 참조할 수 있기 때문에 상위 스코프의 식별자 참조 및 식별자 값 변경 가능

자바스크립트의 모든 함수는 상위 스코프를 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저이지만, 상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하기 않는 함수는 클로저라고 하지 않는다. 또한 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있지만 외부 함수보다 중첩 함수의 생명주기가 짧은 경우도 클로저의 본질과 부합하지 않는다.

=> 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에만 클로저라고 한다.

자유 변수: 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수

상위 스코프의 식별자 중에서 기억해야할 식별자만 기억하기 때문에 불필요한 메모리 낭비가 아니며, 클로저는 자바스크립트의 강력한 기능으로 필요하다면 적극적으로 사용해야한다.

24.4 클로저의 활용

상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용
-> 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용

const increase = (function() {
    let num = 0;
    return function () {  // 중첩 함수?
        return ++num;
    };
}());

console.log(increase());  // 1
console.log(increase());  // 2

// 위 코드에 대한 설명이 맞는지...
함수 평가시 increase는 선언되며 상위 스코프는 전역 객체가 된다.
그리고 런타임에 increase가 실행되며, 그 안에 return으로 전달되는 function의 상위 스코프는 increase가 된다.
increase 함수는 즉시 실행 함수이기 때문에 종료되어 소멸되지만 function이 참조하고 있는 increase 함수의 렉시컬 환경은 소멸되지 않음
그렇기에 increase()를 2번째 실행했을때 function은 참조하고 있는 increase의 num을 참조해서 +1을 하게 되는 것인가?

클로저를 잔역 변수 각각에 할당하게 되면 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 자유 변수를 공유하지 않게 된다. 연동하기 위해서는 렉시컬 환경을 공유하는 클로저를 만들어야 한다.

24.5 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화: 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것
정보 은닉: 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하는 것
- 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 정보 보호
- 객체 간의 상호 의존성, 즉 결합도를 낮추는 효과가 있음
- 결합도: 서로 얼마나 의존적인지를 나타내는 개념, 높은 결합도는 변경이나 수정이 어려울 수 있고, 낮은 결합도는 유연성이 높아져서 변경이 쉽고 유지보수가 용이

function Person(name, age) {
  this.name = name;  // public
  let _age = age;  // private
  
  this.sayHi = function () {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
  };
}

const me = new Person('Lee', 20);
me.sayHi();  // Hi! My name is Lee. I am 20.
console.log(me.name);  // Lee
console.log(me._age);  // undefined

_age 변수의 경우 생성자 함수의 지역 변수이기 때문에 외부에서 참조하거나 변경할 수 없음
sayHi 메서드는 인스턴스 메서드이므로 Person 객체가 생성될 때마다 중복 생성됨

function Person(name, age) {
  this.name = name;  // public
  let _age = age;  // private
}

Person.prototype.sayHi = function () {
  	// _age를 참조할 수 없는 문제 발생
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
  };
}

즉시 실행 함수를 사용

const Person = (function () {
  let _age = 0;  // private
  
  function Person(name, age) {
    this.name = name;  // public
    _age = age;
  }
  
  Person.prototype.sayHi = function () {
  	// _age를 참조할 수 없는 문제 발생
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
  };
  
  return Person;
}());

Person.prototype.sayHi 메서드는 즉시 실행 함수가 종료된 이후 호출되며, _age 참조가 가능하다.
다만 문제점은 여러개의 인스턴스를 생성하는 경우 _age 변수의 상태가 유지되지 않아 정보 은닉을 완전히 지원하지 못하게 된다.

const me = new Person('Lee', 20);
const you = new Person('Kim', 30);
me.sayHi();  // Hi! My name is Lee. I am 30.

TC39 프로세스의 stage 3(candidate)에는 클래스에 private 필드를 정의할 수 있는 새로운 표준 사양이 제안되어 정보 은닉이 지원되었다. (25장에서)

24.6 자주 발생하는 실수

var funcs = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  funcs[i] = function () { return i; };
}

for (var j = 0; j < funcs.length; j++) {
  console.log(funcs[j]());  // 3 3 3
}

var 키워드로 선언한 i 변수는 블록 레벨 스코프가 아닌 함수 레벨 스코프를 갖기 때문에 전역 변수이다. (함수 전체에서 접근 가능)

const funcs = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  funcs[i] = function () { return i; };
}

for (let j = 0; j < funcs.length; j++) {
  console.log(funcs[j]());  // 0 1 2
}

for 문의 변수 선언문에서 let 키워드로 선언한 변수를 사용하면 for 문의 코드 블록이 반복 실행될 때마다 for 문 코드 블록의 새로운 렉시컬 환경이 생성되어서 원하는 결과를 얻을 수 있다.

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