1. 클로저란?

클로저(Closure)란 '부모함수 안에서 자식함수를 선언하여 자식함수 안에서 부모함수의 식별자를 사용할 수 있도록 만들어진 새로운 상위 스코프 환경'을 의미합니다.

클로저란 환경이 어떻게 만들어지는지에 대해 이해한다면, 안전하게 식별자를 변경하고 유지할 수 있는 덕에 자바스크립트에서는 중요한 개념입니다. 따라서 먼저 클로저가 어떻게 생성이 되고, 활용하는 예제를 통해 클로저를 알아보겠습니다.

2. 스코프체인와 렉시컬스코프

클로저가 만들어지는 과정을 이해하기 위해 우선 자바스크립트의 스코프의 개념을 이해하고 렉시컬 스코프와 스코프체인에 대해 이해할 필요가 있어 이를 먼저 설명하고자 합니다.

2-1 스코프

스코프란 '식별자가 유효한 범위'를 의미합니다. 자바스크립트 환경에서는 변수나 함수를 선언했다고 해서 자바스크립트 엔진이 모든 곳에서 같은 식별자를 이해할 수 있는 환경이 아닙니다. 여러 곳에서 같은 식별자를 사용했을 때 원치 않은 에러를 발생시킬 수 있습니다. 따라서 자바스크립트 환경에서는 같은 식별자의 충돌을 방지하기 위해 스코프(유효범위)로 구분하여 사용할 수 있도록 합니다.

스코프의 종류에는 전역 스코프와 지역 스코프가 존재합니다.
여기서 전역이란 코드의 가장 바깥 영역을 말하고, 전역에 변수를 선언하면 전역 스코프를 갖는 전역 변수가 됩니다. 그리고 전역 변수는 어디에서든지 참조가 가능합니다. 지역이란 함수 몸체 내부를 말합니다. 지역에 변수를 선언하면 지역 스코프를 갖는 지역 변수가 됩니다. 지역변수는 자신이 선언된 지역과 하위 지역에서만 참조할 수 있습니다. 즉, 지역변수는 자신의 지역 스코프와 하위 스코프에서 유효합니다.

2-2 스코프체인

함수는 전역에서 정의할 수 있고 함수 몸체 안에서도 정의할 수 있습니다. 함수 몸체 내부에서 함수가 정의된 것을 함수의 중첩이라고 합니다. 함수는 중첩될 수 있으므로 함수의 지역 스코프도 중첩이 될 수 있습니다.스코프가 함수의 중첩에 의해 계층적 구조를 갖는다고도 할 수 있습니다. 다음의 구조를 아래 사진처럼 구조를 가지게 됩니다.

이처럼 모든 스코프는 하나의 계층적 구조로 연결되며 모든 지역 스코프의 최상위 스코프는 전역 스코프입니다. 이렇게 스코프가 계층적으로 연결된 것을 스코프 체인(Scope Chain)이라고 합니다. 그리고 변수를 참조할 때 자바스크립트 엔진은 스코프 체인을 통해 변수를 참조하는 코드의 스코프에서 시작하여 상위 스코프 방향으로 이동하며 선언된 변수를 검색합니다. 즉 식별자는 자기 자신의 스코프에 해당 식별자가 존재하지 않으면, 상위 스코프를 찾아보고 그 스코프에 존재하다면 그 식별자를 인식할 수 있습니다.

2-3 렉시컬 스코프

자바스크립트에서 스코프와 관련하여 중요한 규칙이 있는데, 바로 렉시컬 스코프이다. 프로그래밍 언어에서는 상위 스코프를 결정하는 방식이 크게 두 가지가 있는데, 동적스코프와 정적스코프(렉시컬 스코프)입니다. 렉시컬 스코프는 함수를 어디서 호출했는가가 아닌 어디서 정의(선언)했는지에 따라 상위 스코프가 결정되는 정적 스코프 방식입니다.

함수를 어디서 호출하냐에 따라 상위 스코프가 결정된다면 호출할때마다 동적으로 스코프가 결정되는 방식이기 때문에 동적 스코프라 불리며, 정적 스코프는 함수가 어디서 호출된것과는 상관없이 한번 선언하면 상위 스코프가 결정되기 때문에 정적스코프라고 불리며, 어휘적 스코프라고 해서 렉시컬 스코프라고도 불립니다.

렉시컬 스코프를 통해 함수가 선언된 곳에서 상위 스코프가 결정되어 식별자를 검색할 수 있는데, 만약 함수 안에 다른 함수를 선언한 경우에는 외부함수의 식별자를 상위 스코프의 식별자로 인식할 수 있는 경우의 상위 스코프(외부 함수)를 클로저라고 합니다.

3. 클로저 예시

앞에서 알아본 함수의 중첩을 통해 상위 스코프의 식별자를 사용할 수 있는 환경을 클로저라고 하는데, 모든 함수가 클로저가 되지는 못합니다. 모던 자바스크립트 엔진이 최적화를 통해 상위 스코프의 식별자 중 클로저가 참조하고 있는 식별자만 기억하기 때문입니다.

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용합니다.
다음 MDN에서 가져온 예시 코드를 통해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

var counter = (function() {
  var privateCounter = 0;
  function changeBy(val) {
    privateCounter += val;
  }
  return {
    increment: function() {
      changeBy(1);
    },
    decrement: function() {
      changeBy(-1);
    },
    value: function() {
      return privateCounter;
    }
  };
})();

console.log(counter.value()); // 0
counter.increment();
counter.increment();
console.log(counter.value()); // 2
counter.decrement();
console.log(counter.value()); // 1

위의 코드에서 외부함수 counter와 내부에서 changeBy 함수가 정의되어 있으며, privateCounter라는 식별자를 외부에서 정의하고 내부에서 사용할 수 있는 함수의 중첩 형태를 가지고 있습니다.

이때 렉시컬 스코프를 통해 함수(changeBy)가 선언된 곳에서 상위 스코프(counter)가 결정되어 식별자를 검색할 수 있는 클래스의 환경이 조성됩니다. 즉, 외부함수 counter의 privateCounter를 changeBy라는 내부함수에서 사용할 수 있게 됩니다.

이러한 자바스크립트의 어휘적 유효 범위 덕분에 counter.increment, counter.decrement, counter.value 세 함수 각각 privateCounter 변수와 changeBy 함수에 접근할 수 있습니다.

changeBy 함수에서 privateCounter를 위의 코드처럼 접근하게 된다면, 적절치 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지할 수 있습니다. 따라서 클로저란 상태를 안전하게 변경하고 유지할 수 있는 방법 중 하나입니다.