#14. 전역 변수의 문제점

해피데빙·2022년 8월 3일
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모던 자바스크립트 deep dive

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1. 변수의 생명 주기

1. 지역 변수의 생명 주기: 함수호출/종료

변수

  • 변수 : 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 / 메모리 공간 식별 이름
  • 선언된 위치에서 선언에 의해 생성
  • 할당을 통해 값을 갖는다
  • 소멸

생명주기 : 생성 - 값 - 소멸

  • 변수의 생명주기 : 메모리 공간 확보된 시점부터 메모리 공간이 해제되어 가용 메모리 풀에 반환되는 시점
  • 전역 변수의 생명주기 : 애플리케이션의 생명주기
  • 지역 변수의 생명주기 : 함수의 생명주기
    ex. 함수 내부에서 선언된 지역 변수
    - 함수 호출 되면 생성 (정의가 아니라 호출)
    - 함수가 종료하면 소멸
  • 생명 주기가 없다면 한번 선언된 변수는 프로그램을 종료하지 않는 한 영원히 메모리 공간을 점유하게 된다

전역 변수
변수 선언은 선언문이 어디에 있든 상관 없이 가장 먼저 실행된다.
런타임에 실행되는 것이 아니라 런타임 이전 단계에서 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다

지역변수
함수가 호출된 직후에 함수 몸체의 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 

function foo(){ 
	var x = 'local'  
   console.log(x); 
   return x
}

foo();
  1. x변수의 선언문이 자바스크립트 엔진에 의해 가장 먼저 실행되어 x변수가 선언되고 undefined로 초기화
  2. 함수 몸체를 구성하는 문들이 순차적으로 실행
  3. 변수 할당문이 실행되면 값 할당
  4. 함수 종료 시 x변수 소멸, 생명주기 종료

함수 내부 지역변수는 함수 호출되어 실행되는 동안에만 유효

지역변수가 함수보다 오래 생존하는 경우

  • 함수 내부에서 선언된 지역변수는 함수가 생성한 스코프에 등록된다
  • 함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이라 부르는 물리적 실체가 있다
  • 따라서 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
  • 누군가 메모리 공간을 참조하고 있으면 해제되지 않고 확보된 상태로 남아있게 된다
  • 즉 스코프도 누군가 참조하고 있으면 소멸하지 않고 생존하게 된다
  • 함수가 종료하면 함수가 생성한 스코프도 소멸하나다
    하지만 누군가가 스코플르 참조하고 있다면 스코프는 해제되지 않고 생존하게 된다 
var x = 'global' 

function foo(){  
console.log(x); //지역변수 x는 여기서 undefined로 초기화 (호이스팅)
var x = 'local' 
}

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

지역변수 x
이미 선언되었다
undefined로 초기화
x를 참조하는 것이 아니라 지역변수 x를 참조해 값을 출력한다
지역 변수는 함수 전체에서 유효하다
변수 할당문이 실행되기 이전까지는 undefined 값을 갖는다

호이스팅

  • 스코프를 단위로 동작한다
  • 전역 변수의 호이스팅은 전역 변수의 선언이 전역 스코프의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작 => 전역 변수는 전역 전체에서 유효하다
  • 지역 변수의 호이스팅은 지역 변수의 선언이 지역 스코프의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작한다. => 지역 변수는 함수 전체에서 유효하다

cf.호이스팅이란?
변수 선언이 스코프의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징
주의 : 선언이 끌어올려지는 것, 할당이 아니라

2. 전역 변수의 생명 주기:전역객체

전역 코드
함수와는 달리 코드가 로드되자마자 곧바로 해석, 실행
마지막 문이 실행되어 더 이상 실행할 문이 없을 때 종료
var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다
전역 변수의 생명주기 : 전역 객체의 생명 주기와 일치

전역 객체

코드가 실행되기 이전 단계에 자바스크립트 엔진에 의해 어떤 객체보다도 먼저 생성되는 특수한 객체

  • 클라이언트 사이드 환경(브라우저): window 객체, 웹페이지를 닫기 전까지 유효
  • 서버 사이드 환경(node.js): global 객체

환경에 따라 전역 객체를 가리키는 다양한 식별자가 존재했으나 ES11에서 gloablThis로 통일됨

전역 객체의 프로퍼티

  • 표준 빌트인 객체 : Object, String, Number, Function, Array
  • 환경에 따른 호스트 객체 : Web API 또는 Node.js의 호스트 API
  • var 키워드로 선언한 전역 변수와 전역 함수
var x = 'global'; //전역변수 x 생성, 값 할당

function foo(){ 
	var x = 'local'; //지역 변수 생성, 값 할당
    console.log(x); 
    return x;
    //지역변수 소멸
}

foo(); 
console.log(x) //전역변수의 생명주기

2. 전역 변수의 문제점

암묵적 결합:재할당 가능

전역 변수를 선언한 의도
: 전역, 즉 코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수 사용
: 모든 코드가 전역 변수 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용하는 것

단점

  • 코드의 가독성은 나빠짐
  • 의도치 않게 상태가 변경될 수 있는 위험성도 높아진다

긴 생명주기:메모리 소비

  • 메모리 리소스도 오랜 시간 소비
  • 전역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간, 기회 많다
    ex. var 키워드
    : 변수의 중복 선언을 허용하므로 전역변수는 중복 가능성이 있다 (의도치 않은 재할당)
var x =1; 

var x = 100; 
//중복 선언, 기존 변수에 값을 재할당

지역 변수vs 전역 변수

  • 생명주기가 짧다 : 크지 않은 함수의 지역변수는 생존 시간이 극히 짧다
  • 지역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간도 짧고 기회도 적다
  • 전역 변수보다 상태 변경에 의한 오류가 발생할 확률이 작다
  • 메모리 리소스도 짧은 시간만 소비

스코프 체인 상에서 종점에 존재:속도 늦음

  • 전역 변수는 스코프 체인 상에서 종점에 존재
  • 변수 검색 시 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다
    : 즉 전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다

네임스페이스 오염:다른 파일에서도 재할당

  • 자바스크립트: 파일이 분리되어 있다 해도 하나의 전역 스코프를 공유한다
  • 다른 파일 내에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 전역 함수가 같은 스코프 내에 존재할 경우 예상치 못한 결과를 가져올 수 있다

3. 전역 변수의 사용을 억제하는 방법

변수의 스코프는 좁을수록 좋다
전역 변수는 꼭 필요할 때만 쓴다

1. 즉시 실행 함수:한번 쓰고 사라짐

  • 함수의 정의와 동시에 호출된다
  • 단 한번만 호출된다
  • 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다
  • 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리 등에 자주 사용된다
(function(){
 var foo=10; //즉시 실행 함수의 지역 변수
}());

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

2. 네임스페이스 객체:전역 객체 만들어 사용

  • 전역에 네임스페이스 역할을 담당할 객체를 생성
  • 전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법
  • 안에 또 다른 네임스페이스 객체를 프로퍼티로 추가해서 네임스페이스를 계층적으로 구성 가능
var MYAPP = {}; //전역, 네임스페이스 객체 
MYAPP.name = 'Lee'
console.log(MYAPP.name); //Lee

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

장점 : 네임스페이스를 분리해서 식별자 충돌을 방지하는 효과
단점 : 네임스페이스 객체 자체가 전역 변수에 할당된다

3. 모듈 패턴:즉시실행함수 + 클로저(public, private)

  • 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다
  • 클로저 기반으로 동작
  • 전역 변수의 억제는 물론 캡슐화까지 구현 가능

캡슐화

  • 프로퍼티(객체의 속성) + 메서드(프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작)를 하나로 묶는 것
  • 정보 은닉 : 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도

cf. 대부분의 객체지향 프로그래밍 언어는 클래스를 구성하는 멤버에 접근 제한자 사용
공개 범위 한정 가능 : public, private, protected 등

  • public : 외부에서 접근 가능
  • private : 외부에서 접근 불가능, 내부에서만 사용

하지만 자바스크립트는 접근 제한자 제공 X
모듈 패턴은 전역 네임스페이스의 오염을 막는 가능은 한정적, 정보 은닉을 구현하기 위해 사용 

var Counter = (function(){
//private변수
	var num=0; 
    
    //외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼티로 추가한 객체를 반환
    return{ 
    	increase(){
        	return ++num
            }
        decrease(){
        	return --num;
        }
    }
})
}()); 

//private 변수는 외부로 노출되지 않는다 
console.log(Counter.num)//undefined
console.log(Counter.increase()); //1

위 즉시 실행 함수는 객체 반환
이 객체는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담아 반환
반환되는 객체의 프로퍼티 : 외부에 노출되는 퍼블릭 멤버
외부로 노출하고 싶지 않은 변수나 함수는 반환하는 객체에 추가하지 않으면 외부에서 접근할 수 없는 프라이빗 멤버

4. ES6 모듈: 독자적 모듈 스코프

  • ES6 모듈을 사용하면 더는 전역 변수를 사용할 수 없다

  • 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다

  • 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 더는 전역 변수가 아니다, window 객체의 프로퍼티도 아니다

  • 모던 브라우저에서는 ES6 모듈을 사용할 수 있다

  • script 태그에 type='module'어트리뷰트를 추가하면 로드된 자바스크립트 파일은 모듈로서 동작

  • 모듈의 파일 확장자는 mjs 권장

<script type='module' src='lib.mjs'></script>

ES6모듈은 IE를 포함한 구형 브라우저에서는 동작하지 않는다
트랜스파일링이나 번들링이 필요하다
그러므로 아직은 WEbpack 등의 모듈 번들러를 사용하는 것이 일반적

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