[JavaScript] 전역 변수의 문제점

변수의 생명 주기

지역 변수의 생명 주기

변수는 선언에 의해 생성되고 할당을 통해 값을 갖는다.
변수는 생성되고 소멸되는 생명 주기가 있다.

변수는 자신이 선언된 위치에서 생성되고 소멸한다.
그러므로 전역 변수의 생명 주기는 애플리케이션의 생명 주기와 같다.

함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 호출되면 생성되고 함수가 종료하면 소멸된다.

function foo() {
	var x = 'local'
    console.log(x); // local
    return x;
}
foo();
console.log(x); // ReferenceError: x is not defined

지역 변수 x는 foo 함수가 호출되면서 생성되고, foo 함수가 종료될 때 소멸되어 생명 주기가 종료된다.
즉,

함수 내부에서 선언된 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 일치한다.

변수
1. 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체
2. 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름

변수의 생명 주기
그 메모리 공간이 확보된 시점부터
메모리 공간이 해제되어 가용 메모리 풀에 반환되는 시점까지이다.

함수 내부에서 선언된 지역 변수는,

• 함수가 생성한 스코프에 등록된다.

  • 함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이라 부르는 물리적 실체가 있다.

• 변수는 자신이 등록된 스코프가 소멸(메모리 해제)될 때까지 유효하다.
  - 할당된 메모리 공간은 더 이상 누구도 참조하지 않을 때 가비지 콜렉터에 의해 해제되어 가용 메모리 풀에 반환된다. (스코프도 마찬가지)

var x = 'global';

function foo() {
	console.log(x); // undefined
    var x = 'local';
}
foo();
console.log(x); // global

호이스팅은 스코프를 단위로 동작한다.

전역 변수의 생명 주기

전역 변수의 생명 주기 === 전역 객체의 생명 주기

• 전역 코드

  • 명시적인 호출이나 특별한 진입점 없이 곧바로 해석되고 시작된다.
  • 더 이상 행할 문이 없을 때 종료된다.

• 전역 객체

  • 코드 실행 이전에 어떤 객체보다 먼저 생성되는 특수한 객체
  • 클라이언트 사이드 환경의 window, 서버 사이드 환경의 global 객체를 의미

    전역 객체를 가리키는 식별자로 globalThis를 쓰자는 내용이 명세에 추가되었다.

  • 표준 빌트인 객체(Object, String, Number, Function, Array ...)와 환경에 따른 호스트 객체(클라이언트 Web API, Node.js의 호스트 API), var 키워드로 선언한 전역 변수와 전역 함수를 프로퍼티로 갖는다.

var 키워드로 선언한 전역 변수의 생명 주기 === 전역 객체의 생명 주기

• var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체 window의 프로퍼티이다.
• 전역 객체 window는 웹페이지를 닫기 전까지 유효하다.
• 브라우저 환경에서 var 키워드로 선언한 전역 변수는 웹페이지를 닫을 때까지 유효하다.

전역 변수의 문제점

암묵적 결합

• 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용한다.
  • 변수의 유효 범위가 커지면서 코드의 가독성은 나빠지고,
  • 의도치 않게 상태가 변경될 수 있는 위험성도 높아진다.

긴 생명 주기

• 전역 변수는 생명 주기가 길다.

  • 즉, 메모리 리소스를 오랜 시간 소비한다.

• 특히 var 키워드는 변수의 중복 선언을 허용하므로

  • 생명 주기가 긴 전역 변수는 변수 이름이 중복될 수 있고
  • 변수 이름이 중복되면 의도치 않은 재할당이 이뤄진다.

스코프 체인 상에서 종점에 존재

• 변수를 검색할 때 가장 마지막에 검색된다. 즉 검색 속도가 가장 느리다.

네임스페이스 오염

• 자바스크립트는 파일이 분리되어 있어도 하나의 전역 스코프를 공유한다.
  • 다른 파일에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 전역 함수가 같은 스코프 내에 존재할 경우 예상치 못한 결과를 가져올 수 있다.

전역 변수의 사용을 억제하는 방법

변수의 스코프는 좁을수록 좋다.
전역 변수를 반드시 사용해야 할 이유가 없다면 지역 변수를 사용해야 한다.

즉시 실행 함수

모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸서 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수로 만든다.

선언과 동시에 초기화되므로 플러그인, 라이브러리를 만들 때 많이 사용하며
모듈 패턴의 기반이 되기도 한다.

(function () {
	var foo = 10; // 즉시 실행 함수의 지역 변수
    ...
}());

console.log(foo); // ReferenceError: foo is not defined

즉시 객체 초기화도 비슷하게 동작한다.

({
    a: 600,
    b: 400,

    util: function () {
        console.log(this.a + this.b);
    },
   
    init: function () {
        console.log(this.util());
    }
}).init();

즉시 실행 함수, 즉시 객체 초기화를 남용하면 ..

메모리 낭비가 일어날 수 있다.

JavaScript는 할당 없이 정의만 할 경우, 전역 네임스페이스는 건드리지 않고
전역 실행 컨텍스트(EC: Execution Context)의 temp=[]내에 key-value를 추가하게 된다.

이 EC.temp영역은 개발자가 접근할 수 없는 영역이므로 스크립트 내의 다른 영역은 물론 어디에서도 접근할 수 없어 소스코드의 신뢰성에는 큰 도움이 된다.

하지만 이 패턴을 남용하면, 직접 관리 할 수 없는 공간에 메모리가 계속 쌓이게 된다.
그렇기 때문에 소스코드의 신뢰성과 메모리의 문제를 함께 고민해서 적절히 사용해야 한다.

네임스페이스 객체

전역에 네임스페이스 역할을 담당할 객체를 생성하고, 전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가한다.

이 방법은 식별자 충돌을 방지할 수는 있으나, 어쨌든 네임스페이스 객체 자체는 전역 변수에 할당된다.

var MYAPP = {}; // 전역 네임스페이스 객체

MYAPP.name = 'Lee';

console.log(MYAPP.name); // Lee

MYAPP.person = {
	name: 'Lee',
    address: 'Seoul'
};

console.log(MYAPP.person.name); // Lee

// a.js
var MYAPP = MYAPP || {};
MYAPP.name = 'Lee';

// b.js
var MYAPP = MYAPP || {};
MYAPP.name = 'Lee';

모듈 패턴

클래스를 모방해서 관련 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다.
모듈 패턴은 자바스크립트의 클로저를 기반으로 동작하며,
전역 변수 억제는 물론 캡슐화까지 구현할 수 있다.

캡슐화

프로퍼티와 메서드를 하나로 묶는 것

프로퍼티 : 객체의 상태
메서드 : 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작

정보 은닉

자바스크립트는 public, private, protected 등의 접근 제한자를 허용하지 않는다.
자바스크립트에서는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감추기 위해 모듈 패턴을 사용한다.

// 객체를 반환하는 즉시 실행 함수
var Counter = (function () {
	// private 변수
    var num = 0;
    
    // public 멤버 (외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼티로 추가한 객체)
    return {
    	increase() {
        	return ++num;
        },
        decrease() {
        	return --num;
        }
    };
}());

// private 변수는 외부로 노출되지 않는다.
console.log(Counter.num); // undefined

console.log(Counter.increase()); // 1
console.log(Counter.increase()); // 2
console.log(Counter.decrease()); // 1
console.log(Counter.decrease()); // 0

ES6 모듈

ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다.

ES6 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 전역 변수도, window 객체의 프로퍼티도 아니다.
script 태그에 type="module"을 추가하면 파일은 모듈로서 동작하며, 모듈 파일 확장자는 mjs를 권장한다.

<script type="module" src="app.mjs></script>

ES6 모듈은 구형 브라우저에서 동작할 수 없으며, 트랜스파일링이나 번들링이 필요하기 때문에 아직까지는 Webpack 등의 모듈 번들러를 사용하는 것이 일반적이다.