[모던 자바스크립트 딥다이브] 14장 전역 변수의 문제점

Narcoker·2022년 10월 13일

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✏️변수의 생명주기

지역 변수의 생명 주기

변수에는 생명 주기가 있다.
생명 주기가 없으면 한번 선언된 변수는 프로그램을 종료하지 않는 한
영원히 메모리 공간을 점유하게 된다.

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

위 코드에서 지역변수 x는 foo 함수가 호출되지 않으면 변수 선언문이 실행되지 않는다.

변수 선언은 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해서 먼저 실행된다.(호이스팅)
그러나 이것은 사실상 전역변수 한정이다.

지역 변수의 생명주기는 함수의 생명주기와 일치한다.
위 예제의 foo 함수를 호출하면
함수의 문들이 실행되기 전에 x변수의 선언문이 자바스크립트 엔진에 의해
먼저 선언되고 undefined로 초기화되고 그 후에 문들이 실행된다.
그리고 함수가 종료하면 변수 x도 소멸되어 생명 주기가 종료된다.

하지만 함수 내부의 지역 변수가 함수보다 오래 생존하는 경우도 있다.

변수의 생명 주기는 메모리 공간이 확보된 시점부터
해제되어 가용메모리풀에 반환되는 시점까지다.

함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 생성한 스코프에 등록된다.
함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이라는 물리적 실체가 있다.

따라서 변수는 자신이 등록된 스코프가 소멸(메모리 해제)가 될때 까지 유효하다.

할당된 메모리 공간은 더이상 참조되지 않을때 가비지 콜렉터에 의해 해제되어
가용 메모리 풀에 반환한다.

일반적으로 함수가 종료되면 함수가 생성한 스코프도 소멸한다.
하지만 누군가 스코프를 참조하고 있다면 스코프는 해제되지 않고 생존하게 된다.

호이스팅은 스코프를 단위로 동작한다.
foo 함수 내부에서 선언된 지역변수 x는 1의 시점에서 undefined로 선언 및 초기화 되어 있다.
따라서 전역 변수 x를 참조하는 것이 아니라 지역변수 x를 참조해 값을 출력한다.
var x = 'global';

function foo() {
  console.log(x); // undefined `1`
  var x = 'local';
}

foo();
console.log(x); //global

전역 변수의 생명 주기

전역 코드는 특별한 진입점이 없어서 호출 없이 실행된다.
또 전역 코드에는 return문이 없기 때문에
전역 변수는 더이상 실행할 문이 없을 때까지 생존한다.

var 키워드로 선연한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다.
전역 변수의 생명 주기는 전역 객체의 생명주기와 일치한다는 의미이다.

브라우저 환경에서 전역 객체는 window이므로 브라우저 환경에서
var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체 window의 프로퍼티다.
전역 객체 window는 웹페이지를 닫기 전까지 유효하기에
var 키워드로 선언한 전역 변수는 웹페이지를 닫을 때 까지 유효하다.

전역 객체

코드가 실행되기 이전 단계에서 자바스크립트 엔진에 의해
어떤 객체보다도 먼저 생성되는 특수한 객체이다.

클라이언트 사이드 환경(브라우저): window

서버 사이드 환경(Node.js): global

전역 객체를 가리키는 식별자는 ES11에서 globalThis로 통일되었다.
전역 객체는 표준 빌트인 객체(Object, String, Number, Function, Array)와
환경에 따른 호스트 객체(클라이언트 web API 또는 Node.js의 호스트 API),
그리고 var 키워드로 선언한 전역/진역 변수를 프로퍼티로 갖는다.

✏️전역 변수의 문제점

암묵적 결합

전역 변수를 선언한 의도는
코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수를 사용하겠다는 것이다.

이는 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용하는 것이다.
변수의 유효범위가 클수록 코드의 가독성이 나빠지고 의도치않게 상태가 변경될 수 있다.

긴 생명 주기

전역 변수는 생명주기가 길기 대문에 메모리 리소스도 오랜 기간 소비한다.
또한 전역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간도 길고 기회도 많다.

또한 var 키워드는 변수의 중복 선언을 허용한다.
변수 이름이 중복되면 의도치 않은 재할당이 이뤄진다.
var x = 1;
var x = 100; // 변수의 중복 선언, 기존 변수의 값을 재할당
console.log(x); // 100

스코프 체인 상에서 종점에 존재

전역 변수는 스코프 체인 상에서 종점에 존재하기 때문에
전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다.

네임스페이스 오염

자바스크립트의 가장 큰 문제점 중 하나는 파일이 분리 되어있다 해도
하나의 전역 스코프를 공유한다.

따라서 다른 파일 내에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 전역 함수가
같은 스코프에 있는 경우가 발생할 수도 있다.

✏️전역 변수의 사용을 억제하는 방법

위와 같은 이유로 변수의 스코프는 좁을수록 좋기 때문에
전역 변수를 사용해야할 이유가 없으면 지역 변수를 사용해야한다.

즉시 실행 함수

모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면
모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다.
(function () {
		var foo = 10;
     // ...
}());

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

이 방법을 사용하면 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리 등에 자주 사용된다.

네임스페이스 객체

전역에 네임스페이스 역할을 담당할 객체를 생성하고
전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법이다.
var MYAPP = {};
MYAPP.name = 'Lee';
console.log(MYAPP.name); // Lee

네임스페이스 객체에 또 다른 네임스페이스 객체를 프로퍼티로 추가해서
네임스페이스를 계층적으로 구성할 수도 있다.
var MYAPP = {};
MYAPP.person = {
  name: 'lee',
  address: 'Seoul',
};
console.log(MYAPP.person.name); // Lee

네임스페이스를 분리해서 식별자 충돌을 방지하는 효과는 있으나
네임스페이스 자체가 전역 변수에 할당되므로 유용하지는 않다.

모듈 패턴

모듈 패턴은 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아
즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다.
이는 클로저를 기반으로 동작한다.

전역 변수의 억제와 캡슐화 까지 구현할 수 있다.

캡슐화란 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는
동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.

캡슐화는 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데
이를 정보 은닉이라 한다.

자바스크립트는 다른 객체지향 프로그래밍 언어의
접근 제한자(public, private protected 등)을 지원하지 않는다.

아래 예제의 즉시 실행 함수는 객체를 반환한다.
이 객체에는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담는다.

var counter = ( function () {
  // private 변수
  var num = 0;

  // 외부로 공개할 데이터나 메서드들을 프로퍼티로 추가한 객체를 반환한다.
 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 모듈을 사용하면 더는 전역 변수를 사용할 수 없다.
ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다.
따라서 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 더는 전역 변수가 아니며
window 객체의 프로퍼티도 아니다.

모던 브라우저(Chrome 61, FF 60, SF 10,1 Edge 16 이상)에서는 ES6 모듈을 사용할 수 있다.
script 태그에 type="module" 어트리뷰트를 추가하면 로드된 자바스크립트 파일은
모듈로서 동작한다.
모듈 파일의 확장자는 mjs를 권장한다.
<script type='module' src='lib.mjs'></script>
<script type='module' src='app.mjs'></script>