JavaScrip - 프로토타입01

김민재·2021년 8월 10일

WeCode 키워드 심화 공부

TIL, Deep Javascript

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*🔐Study Keyword :

🔑프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 자바스크립트를 이해해보자.

-객체지향 프로그래밍
-상속과 프로토타입
-프로토타입 객체(__proto__ 접근자 프로퍼티 & 함수 객체의 prototype 접근자 프로퍼티 & 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수)

- 프로토타입

자바스크립트는 명령형, 함수형, 프로토 타입 기반 객체 지향 프로그래밍을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어이다.
자바스크립트는 객체 기반의 언어이며 자바스크립트를 이루고 있는 거의 '모든 것'이 객체이다.
원시타입의 값을 제외한 나머지 값들(함수,배열,정규표현식 등)은 모두 객체다.

🤷‍♂️그렇다면 객체지향 프로그래밍이 그럼 뭘까?

1. 객체지향 프로그래밍

-WHAT IS❓

객체 지향 프로그래밍은 ~~프로그램을 명령어 또 함수 목록으로 보는 전통적인 명령형 프로그래밍의 절차 지향적 관점~~에는서 벗어나 여러 개의 독립적인 단위, 즉 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 말한다.

객체 지향 프로그래밍은 실세계의 '🕵️‍♀️실체(사물이나 개념)를 인식하는 철학적 사고'를 '프로그래밍에 접목'하려는 시도에서 시작했다.

🕵️‍♀️'실체'는 특징이나 성질을 나타내는 '속성' 을 가지고 있고 이를 통해 실체를 인식하거나 구별할 수 있다.
🔹예시1) 사람은 이름, 주소, 성별, 나이 등 다양한 속성을 가진다.
'이름은 김민재이며 주소는 서울인 사람'과 같이 속성을 구체적으로 표현하여 특정한 사람을 다른 사람과 구별하며 인식할 수 있다.
<script>
const person = {
    name: 'minjae',
    address: 'seoul'
}
</script>
프로그래머는 이 방식을 통해 프로그래밍에 접목시켜 사람의 '이름'과 '주소'라는 속성에만 관심있는 객체 person을 구현해 다른 객체와 구별하여 인식할 수 있게 된다.

이처럼 다양한 속성 중에 프로그램에 필요한 속성만 간추려 내어 표현하는 것을 추상화라고 한다.

이렇게 속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 '객체'라 하며 객체 지향 프로그래밍은 독립적인 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임이다.
🔹예시2) 원이라는 개념을 객체로 만들면 원에는 반지름이라는 속성이 있고 반지름을 가지고 원의 지름, 둘레, 넓이를 구할 수 있는데 이때 반지름은 원의 1)'상태'를 나타내는 데이터이며 2)원의 지름, 둘레, 넓이를 구하는 것은 '동작'을 의미한다.
<script>
const circle = {
  radius: 5, // 반지름, '상태 데이터'인 프로퍼티
  getDiameter() { // 원의 지름 2r, 상태 데이터를 조작하는 '동작'인 메서드   		  return 2 * this.raidus;
  },
  getPerimeter() { // 원의 둘레 2πr
      return 2 * Math.PI * this.radius;
  },
  getArea() { // 원의 넓이 πrr
      return Math.PI * this.radius ** 2;
  }
}
console.log(circle) // {radius : 5, getDiameter: f, getPerimeter: f, getArea: f }
console.log(circle.getDiameter()) // 10
console.log(circle.getPerimeter()) // 31.41592653589793
console.log(circle.getArea()) // 78.53981633974483
</script>
=> 이처럼 객체 지향 프로그래밍은 객체의 1)상태를 나타내는 데이터와 2)상태 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 논리적 단위로 묶어 생각한다.

객체는 1)상태 데이터와 2)동작을 하나의 논리적 단위로 묶은 복합적인 자료구조라고 할 수 있다.

이때 상태 데이터를 프로퍼티라고 하며 동작을 메서드라고 부른다.

각 객체는 고유의 기능을 갖는 독립적인 부품으로도 볼 수 있지만 자신의 고유한 기능을 수행하면서 다른 객체와의 관계성을 가질 수도 있다.
🔹예시3) 3-1.다른 객체와 메시지를 주고 받거나 3-2.데이터를 처리하거나 3-3.다른 객체의 프로퍼티(상태 데이터)나 메서드(동작)을 💎상속받아 쓰는 경우도 있다.

2. 상속과 프로토타입

-WHAT IS❓

💎상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념으로 어떤 객체의 1) 프로퍼티 또는 2) 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것을 의미한다.

상속을 하면 기존의 1>코드를 적극 재사용하여 2>불필요한 중복을 제거하고 이러한 코드 재사용은 3>개발 비용을 현저히 줄여준다.

-PROBLME❓

생성자 함수는 동일한 프로퍼티(메서드 포함) 구조를 갖는 객체를 생성할 때는 유용하지만 아래의 코드의 생성자 함수는 문제가 있다.

🔹예시4) Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 객체는
1) radius 프로퍼티와 2) getArea 메서드를 갖는다.

<script>
// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
  this.getArea = function() { 
  		return Math.PI * this.radius ** 2;
  	};
}
const circle1 = new Circle(1); // 반지름이 1인 인스턴스 생성
const circle2 = new Circle(2); // 반지름이 2인 인스턴스 생성
// Circle 생성자 함수는 인스턴스를 생성할 때마다
// 동일한 동작을 하는 getArea 메서드를 중복 생성해 몯모든 인스턴스가 중복 소유
// getArea 메서드는 하나만 생성하여 모든 인스턴스가 공유해 사용하는 것이 바람직
console.log(circle1.getArea===circle2.getArea) // false
console.log(circle1.getArea()) // 3.141592653589793
console.log(circle2.getArea()) // 12.566370614359172	
</script>

radius 프로퍼티 값은 인스턴스마다 다르지만 getArea 메서드는 모든 인스턴스가 동일한 내용의 메서드를 사용해 하나만 생성하여 모든 인스턴스를 공유하는게 더 바람직하다.

-BADS THINGS❓

현재의 생성자 함수는 인스턴스를 생성할 때마다 getArea 메서드를 중복 생성해 모든 인스턴스가 중복으로 소유하므로 1) 메모리를 불필요하게 낭비하고 인스턴스를 생성할 때마다 2) 메서드를 생성하여 퍼포먼스에도 악영향을 준다.

-HOW TO SOLVE❔❕

이러한 문제를 상속을 통해 불필요한 중복을 제거할 수 있는데 자바스크립트는 '프로토타입'을 기반으로 상속을 구현한다.

Circle 생성자 함수가 생성한 인스턴스는 자신의 '프로토타입'인 상위(부모) 객체 역할을 하는 Circle.prototype의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다.

이때 getArea 메서드는 하나만 생성되어 Circle.prototype의 메서드로 할당되고 Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 getArea 메서드를 상속받아 사용할 수 있다.
<script>
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
}
// Circle 생성자 함수가 생성한 인스턴스가 
// getArea 메서드를 공유해서 사용할 수 있도록 프로토 타입 추가
// 프로토타입은 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있다.
Circle.prototype.getArea = function() {
  		return Math.PI * this.radius ** 2;
}
// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1); // 반지름이 1인 인스턴스 생성
const circle2 = new Circle(2); // 반지름이 2인 인스턴스 생성
console.log(circle1.getArea===circle2.getArea) // true
console.log(circle1.getArea()) // 3.141592653589793
console.log(circle2.getArea()) // 12.566370614359172
</script>

따라서 생성자 함수는 자신의 상태를 나타내는 radius 1)프로퍼티만 개별적으로 소유하고 내용이 동일한 2) 메서드는 상속을 통해 공유하여 사용한다.

상속은 이처럼 코드의 '재사용' 관점에서 매우 유용하다.
=> 생성자 함수가 생성할 모든 인스턴스가 '공통적'을 사용할
1) 프로퍼티나 2) 메서드를 프로토타입에 미리 구현하면 생성자 함수가 생성할 모든 인스턴스는 별도의 구현 없이 상위 객체인 프로토타입의 자산(프로퍼티나 메서드)을 공유하며 사용할 수 있다.

3. 프로토타입 객체 (3)

-WHAT IS❓

프로토타입 객체(프로토타입)란 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다.

프로토타입은 어떤 객체의 상위(부모) 객체의 역할 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티(메서드 포함)를 제공한다.

프로토타입을 상속받은 하위(자식) 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

모든 객체는 [[prototype]]이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다.

[[prototype]]에 저장되는 '프로토타입'은 객체 생성 방식에 의해 결정된다.
=> 즉 객체가 생성될 때 객체 생성 방식에 따라 '프로토타입'이 결정되고 [[prototype]]에 저장된다.
🔹예시5) 1>객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 '프로토타입'은 Object.prototype이고
2> 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 '프로토타입'은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.

-객체와 프로토타입과 생성자함수의 관계

모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖고 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있는데 객체와 프로토타입과 생성자 함수는 서로 연결되어있음을 의미한다.
- [[prototype]] 내부 슬롯에 직접 접근할 수는 없지만
1__proto__접근자 프로퍼티를 통해 자신의 [[prototype]] 내부슬롯이 가리키는 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다. '프로토타입'은 자신의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자 함수에 접근할 수 있고 '생성자 함수'는 자신의 prototype 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근할 수 있다.

3_1. proto 접근자 프로퍼티

▶ proto접근자 프로퍼티

모든 객체는 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, [[prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다

위 그림 속 빨간 박스로 표시된 것이 person 객체의 프로토타입인 Object.prototype으로 person 객체는 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 person 객체의 [[prototype]] 내부 슬롯이 가리키는 객체인 Object.prototype에 접근할 수 있다.

1> proto는 `접근자 프로퍼티`이다.

내부슬롯은 프로퍼티가 아니여서 직접적으로 접근, 호출하지 못하고 간접적으로 접근할 수 있는 수단을 이용해야하는데 그 예시가 바로 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 [[prototype]] 내부슬롯의 값인 프로토타입에 접근하는 것이다.

__proto__는 접근자 프로퍼티로 자체적인 값(프로퍼티 어트리뷰트)를 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 1>값을 읽거나 2>저장할 때 사용하는 접근자 함수인 1> [[Get]]과 2>[[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트로 구성된 프로터디이다.

Object.prototype의 접근자 프로퍼티인 __proto__는 1>getter/2>setter 함수인 접근자 함수(1>[[Get]],2>[[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트에 할당된 함수)를 통해 [[prototype]] 내부 슬롯의 값인 프로토타입을 1>취득하거나 2>할당한다.
1> __proto__접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 1>접근하면 내부적으로 __proto__접근자 프로퍼티의 getter 함수인 [[Get]]이 호출되고
2> __proto__접근자 프로퍼티를 통해 새로운 프로토타입을 2>할당하면 __proto__접근자 프로퍼티의 setter 함수인 [[Set]]이 호출된다.
<script>
const obj = {};
const parent = {x:1};
// getter 함수인 get __proto__ 호출되 obj 객체의 프로토타입 취득
obj.__proto__;
// setter 함수인 set __proto__ 호출되 obj 객체의 프로토타입 교체
obj.__proto__ = parent;
console.log(obj.x) // 1
</script>

2> proto 접근자 프로퍼티는 `상속`을 통해 사용된다

__proto__ 접근자 프로퍼티 는 객체가 직접 소유한 프로퍼티가 아닌 📜Object.prototype의 프로퍼티로 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

<script>
const person = {name:'kim'};
// person 객체는 __proto__ 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(person.hasOwnProperty('__proto__')) // false
// __proto__ 프로퍼티는 모든 객체의 프로토타입 객체인 Object.prototype의 접근자 프로퍼티이다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Object.prototype,'__proto__'))// { configurable: true, enumerable: false, get: f, set: f }
// 모든 객체는 Object.prototype의 접근자 프로퍼티인 __proto__ 를 상속받아 쓸수있다
console.log({}.__proto__ === Object.prototype); // true
</script>

📜Object.prototype

모든 객체는 프로토타입의 계층 구조인 프로토타입 체인에 묶여있다.
-자바스크립트 엔진은 객체의 프로퍼티(메소드 포함)에 접근하려할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 __proto__ 접근자 프로퍼티가 가리키는 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 '프로토타입'의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.

프로토타입 체인의 종점, 최상위 객체가 바로 Object.prototype로 이 객체의 프로퍼티와 메서드를 모든 객체가 상속받는다.

3> proto 접근자 프로퍼티를 통해 `프로퍼티에 접근하는 이유`

[[prototype]] 내부 슬롯의 값인 프로토타입에 접근하기 위해 __proto__접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서이다.

🔹예시6) parent 객체를 child 객체의 프로토타입으로 설정한 후 child 객체를 parent 객체의 프로토타입으로 설정하면 서로가 자신의 프로토타입이 되는 비정상적인 프로토타입 체인이 만들어져 에러가 발생한다
<script>
const parent = {x:1};
const child = {};
// child의 프로토타입을 parent로 설정
child.__proto__ = parent;
// parent의 프로토타입을 chlid로 설정
parent.__proto__ = child; // TypeError: Cyclic __proto__ value
</script>
=> 위 코드 처럼 순환 참조를 하는 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 없어 프로퍼티 검색 시 무한 루프에 빠진다

-__proto__를 통해 프로퍼티에 접근하는 이유

프로토타입 체인은 '단반향 링크드 리스트'로 구현되어 프로퍼티 검색 방향은 항상 '한쪽 방향'으로 흘러가야한다.
=> 아무런 확인없이 무조건 포로토타입을 교체할 수 없도록(방지차원) __proto__접근자 프로퍼티 통해 프로토타입에 접근하고 교체하도록 구현되어있다.

4> proto 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 `직접 사용하는 건 권장 ❌`

접근자 프로퍼티 __proto__ 는 ES5까진 비표준, ES6에서 표준으로 채택되었지만 접근자 프로퍼티 __proto__ 를 코드 내에서 직접 사용하는 건 권장 ❌

모든 객체가 접근자 프로퍼티 __proto__ 를 사용할 수 있는 것이 아니기 때문에 Object.prototype를 상속받지 않는 객체를 생성하는 경우 접근자 프로퍼티 __proto__ 사용할 수 없는 경우가 생긴다.
<script>
const obj = Object.create(null);
// obj는 프로토타입 체인의 종점으로 Object.__proto__ 상속 X
console.log(obj.__proto__) // undefined
</script>

-__proto__ 코드의 대안⭕

=> 접근자 프로퍼티 __proto__ 대신 1> 프로토타입 '참조를 취득'할 경우 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하고 2> '교체'하고 싶을 경우엔 Object.setPrototypeOf 메서드 사용을 권장 ⭕
<script>
const obj = Object.create(null);
// __proto__ 보다 Object.getPrototypeOf 메서드 사용 권장 O
console.log(Object.getPrototypeOf(obj)) // null
</script>

3_2. 함수 객체의 prototype 접근자 프로퍼티

함수 객체 만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 가리킨다.
<script>
// 함수 객체는 prototype 프로퍼티를 소유한다.
((function (){}).hasOwnProperty('prototype')); // true
// 일반 객체는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
({}.hasOwnProperty('prototype')) // false  
</script>

-1>생성자 함수로 호출 할 수 없는 함수와 2>정의하지 않은 일반함수

1> 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수인,
1.1>non- constructor인 화살표 함수와 1.2>ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않고 프로토타입도 생성하지 않는다.

생성자 함수로 호출하기 위해 2> 정의하지 않은 일반 함수(함수 선언문 ,표현식)도 prototype 프로퍼티를 소유하지만 생성하지 않는 일반 함수의 prototype 프로퍼티는 아무 의미가 없다.
<script>
// 1. 화살표 함수는 non-constructor
const Person  = name => {
  this.name = name;
};
// 1. non-constructor는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않음.
console.log(Person.hasOwnProperty('prototype')); // false
// => 따라서 non-constructor는 프로토타입을 생성하지 않음
console.log(Person.prototype); // undefiend
// 2. ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드도  non-constructor
const obj = {
  foo(){}
};
// 2. non-constructor는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않음.
console.log(obj.foo.hasOwnProperty('prototype')); // false  
// => 따라서 non-constructor는 프로토타입을 생성하지 않음
console.log(obj.foo.prototype); // undefiend
</script>

- __proto__접근자 프로퍼티와 함수 객체 만이 소유하는 prototype 프로퍼티 공통점과 차이점

모든 객체가 가진(Object.prototype으로 상속받은) __proto__접근자 프로퍼티와 함수 객체 만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 결국 🎆'프로토타입'을 참조하지만 프로퍼티를 🎇사용하는 주체는 다르다.
<script>
// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
};
const me = new Person('kim')
// 생성자 함수의 Person.prototype과 객체의 me.__proto__는 같은 프로토타입을 참조 
console.log(me.__proto__ === Person.prototype); // true
</script>
- 생성자 함수(new 연산자 활용)로 객체(me)를 생성한 후 '__proto__접근자 프로퍼티'와 함수 객체 만이 소유하는 'prototype 프로퍼티'로 객체에 접근하면 같은 '프로토타입'을 가리킨다

3_3. 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

모든 프로토타입은 'constructor 프로퍼티'를 갖는데 'constructor 프로퍼티'는 prototype 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다. 이 연결은 생성자 함수가 생성 될 때, 즉 함수 객체가 생성될 때 이뤄진다.
<script>
// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
};
// 1. 생성자 함수가 객체, 인스턴스 생성
// 2. me 객체 Person의 prototpye의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자와 연결
const me = new Person('kim')
// 3. me 객체는 Person의 prototpye로 부터 constructor 상속받아 사용
// me 객체의 생성자 함수는 Person이다. 
console.log(me.constructor === Person); // true
</script>
1>Person 생성자 함수는 me 객체를 생성했고 이때 2>me 객체는 프로토타입의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자 함수와 연결된다.
=> me 객체에는 'constructor 프로퍼티'가 없지만 me 객체의 프로토타입인 Person.prototype에는 constructor 프로퍼티가 있어 이를 상속받아 사용한다.

*💡conclusion

프로토타입 기반의 객체지향 언어인 자바스크립트는 자바스크립트를 잘 설명할 수 있는 키워드이므로 사용시 그림과 함께 구조적인 관계를 항상 떠올리자!

#📑Study Source

책 - 모던 자바스크립트 Deep Dive (258p-272p)

김민재

자기 신뢰의 힘을 믿고 실천하는 개발자가 되고자합니다.

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JavaScrip - 프로토타입01

TIL, Deep Javascript

*🔐Study Keyword :

- 프로토타입

1. 객체지향 프로그래밍

2. 상속과 프로토타입

3. 프로토타입 객체 (3)

-객체와 프로토타입과 생성자함수의 관계

3_1. proto 접근자 프로퍼티

▶ proto접근자 프로퍼티

1> proto는 `접근자 프로퍼티`이다.

2> proto 접근자 프로퍼티는 `상속`을 통해 사용된다

3> proto 접근자 프로퍼티를 통해 `프로퍼티에 접근하는 이유`

4> proto 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 `직접 사용하는 건 권장 ❌`

3_2. 함수 객체의 prototype 접근자 프로퍼티

3_3. 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

*💡conclusion

#📑Study Source

JavaScript- 그 어렵다는 스코프 극복!

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JavaScrip - 프로토타입01

TIL, Deep Javascript

*🔐Study Keyword :

- 프로토타입

1. 객체지향 프로그래밍

2. 상속과 프로토타입

3. 프로토타입 객체 (3)

-객체와 프로토타입과 생성자함수의 관계

3_1. __proto__ 접근자 프로퍼티

▶ __proto__접근자 프로퍼티

1> __proto__는 접근자 프로퍼티이다.

2> __proto__ 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다

3> __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로퍼티에 접근하는 이유

4> __proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 건 권장 ❌

3_2. 함수 객체의 prototype 접근자 프로퍼티

3_3. 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

*💡conclusion

#📑Study Source

JavaScript- 그 어렵다는 스코프 극복!

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3_1. proto 접근자 프로퍼티

▶ proto접근자 프로퍼티

1> proto는 `접근자 프로퍼티`이다.

2> proto 접근자 프로퍼티는 `상속`을 통해 사용된다

3> proto 접근자 프로퍼티를 통해 `프로퍼티에 접근하는 이유`

4> proto 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 `직접 사용하는 건 권장 ❌`