클로저는 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성이다.
1. 렉시컬 스코프
렉시컬 스코프 : 자바스크립트 엔진은 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다.
렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 저장할 참조 값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경에 의해 결정된다. 이것이 바로 렉시컬 스코프다.
2. 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]
렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프를 기억해야 한다.
이를 위해 함수는 자신의 내부 슬롯에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다.
함수 객체의 내부 슬롯에 저장된 현재 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 상위 스코프다. 또한 자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 저장될 참조값이다.
함수 객체는 내부 슬롯에 저장한 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.
3. 클로저와 렉시컬 환경
const x = 1;
// 1
function outer() {
const x = 10;
// 2
const inner = function () {console.log(x);}
return inner;
}
// 3
const innerFunc = outer();
// 4
innerFunc(); // 10 3호출 -> inner 반환, outer 생명 주기 마감하고 실행 컨텍스트 스택에서 제거 -> x = 10 지역 변수 사라져야 됨. -> 근데 4에서 왜 됨?
이를 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 합수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저 라고 부른다.
- 1에서 전역 렉시컬 환경을 outer 함수 객체의 내부 슬롯에 상위 스코프로서 저장
-
outer 함수 호출시 outer 함수의 렉시컬 환경 생성 되고, outer 함수 객체의 내부 슬롯에 저장된 전역 렉시컬 환경을 outer 함수 렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 할당
-
inner 평가. inner은 자신의 내부 슬롯에 outer 함수의 렉시컬 환경(현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경)을 상위 스코프로 저장.
-
outer 종료되면 inner 함수 반환, outer 함수 생명 주기 종료! 이때 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거 되지만 outer의 함수의 렉시컬 환경까지 소명하는 건 아님
-
outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수의 내부 슬롯에 의해 참조되지만, inner 함수는 전역 변수 innerFunc에 의해 참조되기에 가비지 컬렉션 대상이 되지 않음
- outer 함수 반환한 inner 호출(4) 하면 inner 실행 컨텍스트 생성, 실행 컨텍스트 스택에 푸쉬! , 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 inner 함수 객체의 내부 슬롯에 저장되어 있는 참조값이 할당!
- inner는 외부 함수 outer보다 더 오래 생존했다. 이때 외부 함수보다 더 오래 생존한 중첩 함수는 외부 함수의 생존 여부(실행 컨텍스트의 생존 여부)와 상관없이 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 기억한다. 이처럼 중첩 함수 inner의 내부에서는 상위 스코프를 참조할 수 있으므로 상위 스코프의 식별자를 참조할 수 있고 식별자의 값을 변경할 수도 있다.
물론 자바스크립트는 이론상 모든 함수는 클로저다. 하지만 아닌 상황도 있다.
- 상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하지 않는 경우 대부분의 모던 브라우저는 최적화를 통해 상위 스코프를 기억하지 않는다. 참조하지도 않는 식별자를 기억하는 것은 메모리 낭비이기 때문이다.
- 외부 함수보다 일찍 소멸 되어 생명 주기가 종료된 외부 함수의 식별자를 참조할 수 없을 경우
이처럼 클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참ㅈ조하고 있고, 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.
또한 상위 스코프의 식별자 중에서 기억해야 할 식별자만 기억한다.
4. 클로저의 활용
클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.
상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.
멋진 코드가 되려면 함수형 프로그래밍 패러다임을 따라야 하는게 좋다!
const increase = (function() {
let num = 0;
return function() {
return ++num;
};
}());
console.log(increase()); // 1
console.log(increase()); // 2
console.log(increase()); // 3즉시 실행 함수가 반환한 클로저는 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프인 즉시 실행 함수의 렉시컬 환경을 기억하고 있다. 따라서 즉시 실행 함수가 반환한 클로저는 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 num을 언제 어디서 호출하든지 참조하고 변경할 수 있다.
자유변수 : 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수
5. 캡슐화와 정보 은닉
캡슐화 : 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것
캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라고 한다.
정보 은닉은 적절치 못한 접근으로 객체의 상태 변경되는 것을 방지하고, 객체 간의 상호 의존성, 즉 결합도를 낮추는 효과가 있다.
자바스크립트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 외부에 공개되어 있다. 즉, 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public하다.
const Person = (function () {
let _age = 0; // private
// 생성자 함수
function Person(name, age) {
this.name = name; // public
_age = age;
}
// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHi = function () {
console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}`);
}
// 생성자 함수를 반환
return Person
})();
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
const you = new Person("Kim", 30);
you.sayHi(); // Hi! My name is Kim. I am 30
console.log(you.name); // kim
console.log(you._age); // undefined
me.sayHi(); // Hi! my name is Lee. I am 30. -- 문제!정보 은닉한 것 같지만 문제가 발생한다.
단 한번 생성되는 클로저기 때문에 발생하는 현상이다.
Person 생성자 함수의 모든 인스턴스가 상속을 통해 호출할 수 있는 Person.prototype.sayHi 메서드의 상위 스코프는 어떤 인스턴스로 호출하더라도 하나의 동일한 상위 스코프를 사용하게 된다. 그래서 _age 변수가 상태가 유지되지 않는 것이다.
다행히 2021년 1월에 TC39 프로세서의 stage 3에는 클래스의 private필드를 정의할 수 있는 새로운 표준 사양이 제안되어 있다.
6. 자주 발생하는 실수
var funcs = []
for (var i = 0; i < 3; i++) {
funcs[i] = function () { return i; };
}
console.log(window.i) // 3
for (var j = 0; j < funcs.length; j++) {
console.log(funcs[j]()); // 3 3 3
}var i 변수는 함수 레벨 스코프를 갖기 때문에 전역 변수다.
i에는 0, 1, 2 순차적 할당 된다. 따라서 funcs 배열의 요소로 추가한 함수를 호출하면 전역 변수 i를 참조하여 i의 값이 3이 출력된다.
따라서 var -> let 으로 바꾸면 됨!
