[📖 모던 자바스크립트 딥다이브] 25장. 클래스

클래스

1. 클래스는 프로토타입의 문법적 설탕인가?

자바스크립트는 클래스가 필요가 없는 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍 언어다. ES5에서는 클래스 없이도 생성자 함수와 프로토타입을 통해 객체지향 언어의 상속을 구현할 수 있다.

// ES5 생성자 함수
var Person = (function () {
  // 생성자 함수
  function Person(name) {
    this.name = name;
  }
  
  // 프로토타입 메서드
  Person.prototype.sayHi = function () {
    console.log(`Hi! My name is ` + this.name);
  };
  
  // 생성자 함수 반환
  return Person;
}());

// 인스턴스 생성
var me = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee

ES6의 클래스가 기존의 프로토타이 기반 객체지향 모델을 폐지하고 새롭게 클래스 기반 객체지향 모델을 제공하는 것은 아니다. 사실 클래스는 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 문법적 설탕이라고 볼 수 있다.

단, 클래스와 생성자 함수는 모두 프로토타입 기반의 인스턴스를 생성하지만 정확히 동일하게 동작하지는 않는다. 클래스는 생성자 함수보다 엄격하며 생성자 함수에서는 제공하지 않는 기능도 제공한다.

✓ 클래스를 new연산자 없이 호출하면 에러가 발생한다. 하지만 생성자 함수를 new 연산자 없이 호출하면 일반 함수로서 호출된다.

✓ 클래스는 상속을 지원하는 extends와 super키워드를 제공한다. 하지만 생성자 함수는 extends와 super키워드를 지원하지 않는다.

✓ 클래스는 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다 하지만 함수 선언문으로 정의된 생성자 함수는 함수 호이스팅이, 함수 표현식으로 정의한 생성자 함수는 변수 호이스팅이 발생한다

✓ 클래스내의 모든 코드에는 암묵적으로 strict mode가 지정되어 실행되며 strict mode를 해제할 수 없다. 하지만 생성자 함수가 지정되지 않는다.

✓ 클래스의 constructor 프로토타입 메서드 정적 메서드는 모두 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enuerable]]의 값이 false다. 다시 말헤, 열거되지 않는다.

생성자 함수 클래스는 프로토타입 기반의 객체지향을 구현했다는 점에서 매우 유사하지만, 클래스는 견고하고 명료하며 extends와 super 키워드는 상속 관계 구현을 더욱 간결하고 명료하게 한다. 따라서 클래스는 새로운 객체 생성 매커니즘으로 보는 것이 좀 더 합당하다.

2. 클래스 정의

클래스는 class 키워드를 사용하여 정의 클래스 이름은 생성자 함수와 마찬가지로 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적. 사용하지 않아도 에러가 발생하지는 않음.

// 클래스 선언문
Class Person {}

일반적이지는 않지만 함수와 마친가지로 표현식으로 클래스를 정의할 수도 있다. 이때 클래스는 함수와 마찬가지로 이름을 가질 수도 있고, 갖지 않을 수도 있다.

// 익명 클래스 표현식
const Person = class {};

// 기명 클래스 표현식
cosnt Person = class MyClass{};

클래스를 표현식으로 정의할 수 있다는 것은 클래스가 값으로 사용할 수 있는 일급 객체라는 것을 의미한다.

✓ 무명의 리터럴로 생성할 수 있다. 즉, 런타임에 생성이 가능하다.
✓ 변수나 자료구조(객체, 배열 등)에 저장할 수 있다.
✓ 함수의 매개변수에게 전달할 수 있다.
✓ 함수의 반환값으로 사용할 수 있다.

좀 더 자세히 말하자면 클래스는 함수이며 값처럼 사용할 수 있는 일급 객체다.

클래스 몸체에는 0개 이상의 메서드만 정의할 수 있으며 클래스 몸체에서 정의할 수 있는 메서드는 constructor(생성자) 프로토타입 메서드 정적 메서드 세 가지가 있다.

// 클래스 선언문
Class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name; // name 프로퍼티는 public하다.
  }
  
  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
  
  // 정적 메서드
  static sayHello() {
    console.log('Hello!');
  }
}

// 인스턴스 생성
const me = new Person ('Noh');

// 인스턴스의 프로퍼티 참조
console.log(me.name); // Noh
// 프로토타입 메서드 호출
me.sayHi(); // Hi! My name is Noh
// 정적 메서드 호출
Person.sayHello(); // Hello!

3. 클래스 호이스팅

// 클래스는 함수로 평가.
class Person {}

console.log(typeof Person); // function

클래스는 클래스 정의 이전에 참조할 수 없다.

console.log(Person);
 // ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization

// 클래스 선언문
class Person {}

클래스 선언문은 마치 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 보이나 그렇지 않다.

const Person = '';

{
  // 호이스팅이 발생하지 않는다면 ''이 출력되어야 한다.
  // 하지만 class Person이 호이스팅이 발생해 ReferenceError
  
  // 클래스 선언문
  class Person {}
}

클래스 선언문도 변수 선언 함수 정의와 마찬가지로 호이스팅이 발생한다. 단, 클래스는 let const 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅된다.

따라서 클래스는 선언문 이전에 일시적 사각지대(TDZ)에 빠지기 때문에 호이스팅이 발생하지 않는것처럼 동작한다. 모든 선언문은 런타임 이전 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다.

4. 인스턴스 생성

클래스는 생성자 함수이며 new 연산자와 함께 호출되어 인스턴스를 생성한다.

class Person {}

// 인스턴스 생성
const me = new Person();
console.log(me); // Person{}

클래스는 인스턴스를 생성하는 것이 유일한 존재 이유이므로 반드시 new 연산자와 함께 호출해야 한다.

class Person {}

// 클래스를 new 연산자 없이 호출하면 타입 에러가 발생한다.
const me = Person();
// TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'

클래스 표현식으로 정의된 클래스의 경우 클래스를 가리키는 식별자(Person)를 사용해 인스턴스를 생성하지 않고 기명 클래스 표현식의 클래스 이름(MyClass)을 사용해 인스턴스를 생성하면 에러가 발생한다.

const Person = class MyClass {};

// 함수 표현식과 마찬가지로 클래스를 가리키는 식별자로 인스턴스를 생성해야 한다.
const me = new Person();

// 클래스 이름 MyClass는 함수와 동일하게 클래스 몸체 내부에서만 유효한 식별자다.
console.log(MyClass); // ReferenceError: MyClass is not defined

const you = new MyClass(); // ReferenceError: MyClass is not defined

5. 메서드

클래스 몸체에는 0개 이상의 메서드만 선언할 수 있다. 클래스 몸체에서 정의할 수 있는 메서드는 constructor(생성자) 프로토타입 메서드 정적 메서드 세 가지가 있다.

💡 클래스 정의에 대한 새로운 제안 사양

• ECMAScript 사양에 따르면 인스턴스 프로퍼티는 반드시 constructor내부에서 정의해야 한다.
• 하지만 클래스 몸체에 메서드뿐만이 아니라 프로퍼티도 정의할 수 있게 새로운 표준 사양이 제안되어 있다.
• 최신 모던 브라우저에는 이미 반영되어 사용이 가능하다.

5-1. constructor

• constructor는 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수 메서드다.
• constructor는 이름을 변경할 수 없다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }
}

// 클래스
class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }
}

// 생성자 함수
function Person(name) {
  // 인스턴스 생성 및 초기화
  this.name = name;
}

1️⃣ constructor 내부에서 this에 추가한 프로퍼티는 인스턴스 프로퍼티가 된다.

2️⃣ constructor 내부의 this는 생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스를 가리킨다.

3️⃣ 클래스가 생성한 인스턴스나 클래스가 평가되어 생성된 함수 객체 어디에도 constructor 메서드가 보이지 않는다는 것. 이는 클래스 몸체에 정의한 constructor가 단순한 메서드가 아니라는 것을 의미.

constructor는 메서드로 해석되는 것이 아니라 클래스가 평가되어 생성한 함수 객체 코드의 일부가 된다.

4️⃣ constructor는 클래스 내에 최대 한 개만 존재할 수 있다. 만약 클래스가 2개 이상의 constructor를 포함하면 SyntaxError가 발생한다.

5️⃣ constructor는 생략할 수 있다.

6️⃣ constructor를 생략하면 클래스에 다음과 같이 빈 constructor가 암묵적으로 정의된다.

7️⃣ constructor를 생략한 클래스는 빈 constructor에 의해 빈 객체를 생성한다.

8️⃣ 인스턴스 생성할 때 클래스 외부에서 인스턴스 프로퍼티의 초기값을 전달하려면 constructor에 매개변수를 선언하고 인스턴스를 생성할 때 초기 값을 전달한다.

class Person {
  constructor(name, address) {
    // 인수로 인스턴스 초기화
    this.name = name;
    this.address = address;
  }
}

// 인수로 초기값을 전달한다. 초기값은 constructor에 전달된다.
const me = new Person('Lee', 'Seoul');
console.log(me);

9️⃣ constructor는 별도의 반환문(return)을 갖지 않아야 한다. 하지만 명시적으로 원시값을 반환하면 원시값 반호나은 무시된고 암묵적으로 this가 반환된다.

💡 클래스의 constructor 메서드와 프로토타입의 construcotor 프로퍼티

클래스의 constructor 메서드와 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 이름이 같아 혼동하기 쉽지만 직접적인 관련이 없다. 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 모든 프로토타입이 가지고 있는 프로퍼티이며, 생성자 함수를 가리킨다.

5-2. 프로토타입 메서드

✓ 생성자 함수에서 프로토타입 메서드 생성

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHi = function () {
  console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
};

const me = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee

✓ 클래스에서 프로토타입 메서드 생성.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }

  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
}

const me = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee

생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스는 프로토타입 체인의 일원이 된다.

// me 객체의 프로토타입은 Person.prototypedlek.
Object.getProtype(me) === Person.prototype; // true
me instanceof Person; // true

// Person.prototype의 프로토타입은 Object.prototypedlek.
Object.getProtypeOf(Person.prototype) === Object.prototype; // true
me instanceof Object // true

// me 객체의 constructor는 Person 클래스다.
me.construcotr === Person // true

5-3. 정적 메소드

정적 메소드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있는 메서드를 말한다.

생성자 함수 정적 메소드

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 정적 메서드
Person.sayHi = function () {
  console.log('Hi!');
};

// 정적 메서드 호출
Person.sayHi(); // Hi!

클래스에서는 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드(클래스 메서드)가 된다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }

  // 정적 메서드
  static sayHi() {
    console.log('Hi!');
  }
}

1️⃣ 정적 메서드는 클래스에 바인딩된 메서드가 되며, 클래스는 함수 객체로 평가되므로 자신의 프로퍼티 / 메서드를 소유할 수 있다.

2️⃣ 클래스는 클래스 정의가 평가 되는 시점에 함수 객체가 되므로 인스턴스와 달리 별다른 생성 과정이 필요 없다. 따라서 정적 메서드는 클래스 정의 이후 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

3️⃣ 정적 메서드는 인스턴스로 호출할 수 없다. 정적 메서드가 바인딩된 클래스 생성자 함수에서는 인스턴스의 프로토타입 체인상에 존재하지 않기 때문.

5-4. 정적 메서드와 프로토타입 메서드의 차이

1️⃣ 정적 메서드와 프로토타입 메서드는 자신이 속해 있는 프로토 타입 체인이 다르다.

2️⃣ 정적 메서드는 클래스로 호출하고 프로토타입 메서드는 인스턴스로 호출한다.

3️⃣ 정적 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 없지만 프로토타입 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 있다.

정적 메소드 예제

class Square {
  // 정적 메서드
  static area(width, height) {
    return width * height;
  }
}

console.log(Square.area(10, 10)); // 100

프로토타입 메서드 예제

class Square {
  constructor(width, height) {
    this.width = width;
    this.height = height;
  }

  // 프로토타입 메서드
  area() {
    return this.width * this.height;
  }
}

const square = new Square(10, 10);
console.log(square.area()); // 100

💡 표준 빌트인 객체의 정적 메소드

// 표준 빌트인 객체의 정적 메소드
Math.max(1, 2, 3);          // -> 3
Number.isNaN(NaN);          // -> true
JSON.stringify({ a: 1 });   // -> "{"a":1}"
Object.is({}, {});          // -> false
Reflect.has({ a: 1 }, 'a'); // -> true

5-5. 클래스에서 정의한 메서드의 특징

1️⃣ function 키워드를 생략한 메서드 축약 표현을 사용한다.

2️⃣ 객체 리터럴과는 다르게 클래스에 메서드를 정의할 때는 콤마가 필요 없다.

3️⃣ 암묵적으로 strict mode로 실행된다

4️⃣ for ... in 문이나 Object.keys 메서드 등으로 열거할 수 없다. 즉, 프로퍼티의 열거 가능 여부를 나타내며, 불리언 값을 갖는 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 fasle다.

5️⃣ 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor다.(new연산자와 함께 호출할 수 없다.)

5-6. 클래스의 인스턴스 생성 과정

1) 인스턴스 생성과 this 바인딩

• new 연산자와 함께 클래스를 호출하면 암묵적으로 빈 객체가 생성.
• 클래스가 생성한 인스턴스의 프로토타입 클래스의 prototype 프로퍼티로 바인딩.
• 암묵적으로 생성된 빈 객체 즉, 인스턴스는 this에 바인딩된다.

2) 인스턴스 초기화

• this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티 값을 초기화한다.
• 만약 constructor가 생략되었다면 이 과정도 생략된다.

3) 인스턴스 반환

클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // Person {}
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === Person.prototype); // true

    // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
    this.name = name;

    // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
  }
}

7. 프로퍼티

7-1. 인스턴스 프로퍼티

인스턴스 프로퍼티는 constructor 내부에서 정의해야 한다.

class Person {
  constructor(name) {
    // 인스턴스 프로퍼티
    this.name = name; // name 프로퍼티는 public하다.
  }
}

const me = new Person('Lee);
                      
// name은 public하다.                      
console.log(me); // Person {name: "Lee"}

• constructor 코드가 실행되기 이전에 constructor 내부의 this에는 이미 클래스가 생성한 빈 객체가 바인딩되어 있다.
• constructor 내부에서 this에 인스턴스를 프로퍼티를 추가한다.
• constructor 내부에서 this에 추가한 프로퍼티는 언제나 클래스가 생성한 인스턴스의 프로퍼티가 된다.
• 인스턴스 프로퍼티는 언제나 public하다.

7-2. 접근자 프로퍼티

접근자 프로퍼티는 자체적으로 값 [[Value]]을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수로 구성된 프로퍼티다.

class Person {
  constructor(firstName, lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
  }
  
  // fullName은 접근자 함수로 구성된 접근자 프로퍼티다.
  // getter 함수
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`
  }
  
  set fullName() {
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(' ');
  }
}

const me = new Person('Ungmo', 'Lee');

// 데이터 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조.
console.log(`${me.firstName} ${me.lastName}`) // Ungmo Lee

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 저장
// 접근자 프로퍼티 fullName에 값을 저장하면 setter 함수가 호출된다.
me.fullName = 'Heegun Lee';
console.log(me); // {firstName: 'Heegun', lastName: 'Lee'}

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조
// 접근자 프로퍼티 fullName에 접근하면 getter 함수가 호출된다.
console.log(me.fullName); // Heegun Lee

// fullName은 접근자 프로퍼티다.
// 접근자 프로퍼티는 get, set, enumerable, configurable 프로퍼티 어트리뷰트를 갖는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Person.prototype, 'fullName'));
// {get: ƒ, set: ƒ, enumerable: false, configurable: true}

1️⃣ 접근자 프로퍼티는 클래스에서도 사용할 수 있다.

2️⃣접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수, 즉 getter함수와 setter함수로 구성되어 있다.

3️⃣getter는 메서드 이름 앞에 get 키워드를 사용해 정의한다.

4️⃣setter는 메서드 이름 앞에 set키워드를 사용해 정의한다.

5️⃣getter는 참조하는 형식으로 사용되며, 무언가를 취득할 때 사용하므로 반드시 무언가를 반환해야 한다.

6️⃣setter는 프로퍼티에 할당해야 할 때 사용하므로 반드시 매개변수가 있어야 한다.

7️⃣getter setter 이름은 인스턴스 프로퍼티처럼 사용된다.

8️⃣접근자 프로퍼티는 인스턴스의 프로로타입이 아니라 프로토타입의 프로퍼티가 된다.

7-3. 클래스 필드 정의 제안

클래스 필드(필드 또는 맴버)란, 클래스 기반 객체지향 언어에서 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 가리키는 용어다.

자바스크립트의 클래스 몸체에는 메서드만 선언할 수 있다. 따라서 클래스 몸체에 클래스 필드를 선언하면 SyntaxError가 발생한다.

class Person {
  // 클래스 필드 정의
  name = 'Lee';
}

const me = new Person();
console.log(me); // Person {name: "Lee"}

하지만 위 예제를 최신 브라우저(Chrome 72 이상) 또는 최신 Node.js(버전 12 이상)에서 실행하면 SyntaxError가 발생하지 않고 정상 동작한다.

그 이유는 자바스크립트에서도 인스턴스 프로퍼티를 마치 클래스 기반 객체지향 언어의 클래스 필드처럼 정의할 수 있는 새로운 표준 사양인 “Class field declarations“가 TC39프로세스의 stage 3(candidate)에 제안되어 있기 때문이다.

TC39 프로세스

클래스 몸체에서 클래스 필드를 정의하는 경우 this에 클래스 필드를 바인딩 해서는 안된다. this는 클래스의 constructor와 메서드 내에서만 유효하다.

class Person {
  // this에 클래스 필드를 바인딩해서는 안된다.
  this.name = ''; // SyntaxError: Unexpected token '.'
}

• 클래스 필드를 참조하는 경우 자바스크립트에서는 this를 반드시 사용해야 한다.

class Person {
  // 클래스 필드
  name = 'Lee';

  constructor() {
    // 참조할때는 this를 반드시 사용해야 한다.
    console.log(name); // ReferenceError: name is not defined
  }
}

new Person();

• 클래스 필드에 초기값을 할당하지 않으면 undefined를 갖는다.
• 초기화는 constructor에서 해야 한다.

class Person {
  name;

  constructor(name) {
    // 초기화할 때는 constructor에서 해야한다.
    // 클래스 필드 초기화.
    this.name = name;
  }
}

const me = new Person('Lee');
console.log(me); // Person {name: "Lee"}

• 함수는 일급 객체이므로 함수를 클래스 필드에 할당할 수 있다.
• 클래스 필드에 함수를 할당하는 경우, 이 함수는 프로토타입 메서드가 아닌 인스턴스 메서드가 된다.(클래스 필드에 함수를 할당하는 것은 권장하지 않는다.)

class Person {
  // 클래스 필드에 문자열을 할당
  name = 'Lee';

  // 클래스 필드에 함수를 할당
  getName = function () {
    return this.name;
  }
  // 화살표 함수로 정의할 수도 있다.
  // 화살표 함수 내부의 this는 언제나 상위 컨텍스트의 this를 가리킨다.
  // getName = () => this.name;
}

const me = new Person();
console.log(me); // Person {name: "Lee", getName: ƒ}
console.log(me.getName()); // Lee

7-4. private 필드 정의 제안

인스턴스 프로퍼티는 인스턴스를 통해 클래스 외부에서 언제나 참조할 수 있다. 즉, 언제나 public이다.

TC39 프로세스의 stage 3에는 private를 정의 할 수 있는 새로운 표준 사양이 제안 되어 있다. 표준 사양으로 승급이 확실시되는 이 제안도 최산 브라우저(Chrome 74 이상)와 최산 Node.js(버전 12 이상)에 이미 구현되어 있다.

private필드의 선두에는 #을 붙여준다. private 필드를 참조할 때도 #을 붙여주어야 한다.

class Person {
  // private 필드 정의
  #name = '';
  
  constructor(name) {
    // private 필드 참조
    this.#name = name;
  }
}

const me = new Person('Lee');

// private 필드 #name은 클래스 외부에서 참조할 수 없다.
console.log(me.#name);
// SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class

클래스 외부에서 private 필드에 직접 접근할 수 있는 방법은 없다. 다만 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근하는 방법은 유효하다,

class Person {
 // private 필드 정의
  #name = '';
  constructor(name) {
    this.#name = name;
  }

 // name은 접근자 프로퍼티다.
get name() {
  // private 필드를 참조하여 trim한 다음 반환한다.
  return this.#name.trim();
  }
}

const me = new Person('Lee');
console.log(me.name); // Lee

private 필드는 반드시 클래스 몸체에 정의해야 한다. privagte 필드를 직접 contructor에 정의하면 에러가 발생한다.

class Person {
  constructor(name) {
    // private 필드는 클래스 몸체에서 정의해야 한다.
    this.#name = name;
    // SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class
  }
}

7-5. static 필드 정의 제안

• static키워드를 사용하여 static public field, static private field, static private 메서드를 정의할 수 있는 새로운 표준 사양인 “Static class features”가 TC39 프로세스의 stage 3(candidate)에 제안되어 있다.
• 최신 브라우저(chrome 72이상)와 Node.js(버전 12 이상)에 이미 구현되어 있다.

class MyMath {
  // static public 필드 정의
  static PI = 22 / 7;

  // static private 필드 정의
  static #num = 10;

  // static 메서드
  static increment() {
    return ++MyMath.#num;
  }
}

console.log(MyMath.PI); // 3.142857142857143
console.log(MyMath.increment()); // 11

8. 상속에 의한 클래스 확장

8-1. 클래스 상속과 생성자 함수 상속

상속에 의한 클래스 확장은 지금까지 살펴본 프로토타입 기반 상속과는 다른 개념.

프로토타입 기반 상속은 프로토타입 체인을 통해 다른 객체의 자산을 상속받는 개념이지만 상속에 의한 클래스 확장은 기존 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장(extends)하여 정의하는 것.

클래스는 상속을 통해 기존 클래스를 확장할 수 있는 문법이 기본적으로 제공되지만 생성자 함수는 그렇지 않다.

class Animal {
  constructor(age, weight) {
    this.age = age;
    this.weight = weight;
  }
  
  eat() { return 'eat'; }
  
  move() { return 'move'; }
}

// 상속을 통해 Animal 클래스를 확장한 Bird 클래스
class Bird extends Animal {
  fly () { return 'fly'; }
}

const bird = new Bird(1, 5);

console.log(bird); // Bird {age: 1, weight: 5}
console.log(bird instanceof Bird); // true
console.log(bird instanceof Animal); // true

console.log(bird.eat());  // eat
console.log(bird.move()); // move
console.log(bird.fly());  // fly

8-2. extends 키워드

상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속받을 클래스를 정의한다.

// 수퍼(베이스/부모)클래스
class Base {}

// 서브(파생/자식)클래스
class Derived extends Base {}

extends 키워드 역할은 수퍼클래스와 서브클래스 간의 상속 관계를 설정하는 것. 클래스도 프로토타입을 통해 상속 관계를 구현.

수퍼클래스와 서브클래스는 인스턴스의 프로토타입 체인뿐 아니라 클래스 간의 프로토타입 체인도 생성한다. 이를 통해 프로토타입 메서드, 정적 메서드 모두 상속이 가능하다.

8-3. 동적 상속

extends 키워드는 클래스 뿐만 아니라 생성자 함수를 상속받아 클래스를 확장할 수도 있다. 단, extends 키워드 앞에는 반드시 클래스가 와야 한다.

// 생성자 함수
function Base(a) {
  this.a = a;
}

// 생성자 함수를 상속받는 서브클래스
class Derived extends Base{}

const derived = new Derived(1);
console.log(derived); // Derived {a: 1}

extends 키워드 다음에는 클래스뿐만 아니라 [[Construct]]내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다.(이를 통해 동적으로 상속가능)

function Base1() {}

class Base2 {}

let condition = true;

// 조건에 따라 동적으로 상속 대상을 결정하는 서브클래스
class Derived extends (condition ? Base1 : Base2) {}

const derived = new Derived();
console.log(derived); // Derived {}

console.log(derived instanceof Base1); // true
console.log(derived instanceof Base2); // false

8-4. 서브클래스의 constructor

서브클래스에서 constructor를 생략하면 암묵적으로 정의된다.

// 수퍼클래스
class Base {}

// 서브클래스
class Derived extends Base {}

위 와 같이 생략된 경우 아래와 같이 암묵적으로 생성된다.

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor() {}
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  constructor() { super(); }
}

const derived = new Derived();
console.log(derived); // Derived {}

8-5. super 키워드

super 키워드는 함수처럼 호출할 수 도 있고 this와 같이 식별자처럼 참조할 수 있는 특수한 키워드다.

✓ super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor(super-construcotr)를 호출한다.
**✓ super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

❗️ super 호출

super를 호추하면 수퍼클래스의 constructor(super-constructor)를 호출한다.

수퍼클래스의 constructor 내부에서 추가한 프로퍼티를 그대로 갖는 인스턴스를 생성 한다면 서브클래스의 construcotr를 생략할 수 있다. 이때 new 연산자와 함께 서브클래스를 호출하면 전달한 인수는 모두 서브클래스에 암묵적으로 정의된 construcotr의 super 호출을 통해 수퍼클래스의 constructor에 전달된다.

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor(a, b) {
    this.a = a;
    this.b = b;
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  // 다음과 같이 암묵적으로 constructor가 정의된다.
  // constructor(...args) { super(...args); }
}

const derived = new Derived(1, 2);
console.log(derived); // Derived {a: 1, b: 2}

• 서브클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브클래스의 constructor에서는 반드시 super를 호출해야 한다.

class Base {}

class Derived extends Base {
  constructor() {
    // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
    console.log('constructor call');
  }
}

const derived = new Derived();

• 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없다.(인스턴스 생성과 this바인딩은 수퍼클래스에서 하기 때문이다.)

class Base {}

class Derived extends Base {
  constructor() {
    // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
    this.a = 1;
    super();
  }
}

const derived = new Derived(1);

• super는 반드시 서브클래스의 constructor에서만 호출한다. 서브클래스가 아닌 클래스의 consturcotr나 함수에서 super를 호출하면 에러가 발생한다.

class Base {
  constructor() {
    super(); // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
  }
}

function Foo() {
  super(); // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
}

❗️super 참조

메서드 내에서 super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

서브클래스의 프로토타입 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 프토토타입 메서드 sayHi를 가리킨다.

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  
  sayHi() {
    return `Hi ${this.name}`'
  }
}

// 서브클래스 
class Derived extends Base {
  sayHi() {
    // super.sayHi는 수퍼클래스의 프로토타입 메서드를 가리킨다.
    return `${super.sayHi()}. how are you doing?`;
  }
}

const derived = new Derived('Lee');
console.log(derived.sayHi()); // Hi! Lee. how are you doing

super.sayHi는 Base.prototype.sayHi를 가리킨다.
즉 super는 자신을 참조하고 있는 메서드가 바인딩 되어있는 객체의 프로토타입을 가리킨다.(Derived의 sayHi 메서드가 바인딩 되어있는 객체 derived의 프로토타입인 Base.prototype을 가리킨다.)

super참조의 동작은 Derived클래스의 sayHi메서드의 [[HomeObject]]내부 슬롯을 통해 자신을 바인딩하는 객체를 알수있다.

자신을 바인딩하는 객체를 알면 프로토타입 체인을 통해 super를 참조할 수 있게된다.

주의할 점은 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의된 함수만 [[HomeObject]]를 갖는다는 것이다.

const obj = {
  // foo는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드다. 따라서 [[HomeObject]]를 갖는다.
  foo() {},

  // bar는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드가 아니라 일반 함수다.
  // 따라서 [[HomeObject]]를 갖지 않는다.
  bar: function () {}
};

super참조는 객체 리터럴에서도 할수 있다.(단, ES6의 메서드 축약표현으로 정의된 함수만 가능하다.)

const base = {
  name: 'Lee',
  sayHi() {
    return `Hi! ${this.name}`;
  }
};

const derived = {
  __proto__: base,
  // ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드다. 따라서 [[HomeObject]]를 갖는다.
  sayHi() {
    return `${super.sayHi()}. how are you doing?`;
  }
};

console.log(derived.sayHi()); // Hi! Lee. how are you doing?

서브클래스의 정적 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드 sayHi를 가리킨다.

// 수퍼클래스
class Base {
  static sayHi() {
    return 'Hi!';
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  static sayHi() {
    // super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드를 가리킨다.
    return `${super.sayHi()} how are you doing?`;
  }
}

console.log(Derived.sayHi()); // Hi! how are you doing?

8-6. 상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

상속 관계에 있는 두 클래스가 어떻게 협력하며 인스턴스를 생성하는지 살펴보도록 하자

// 수퍼클래스
class Rectangle {
  construcotor(width, height) {
    this.width = width;
    this.height = height;
  }
  
  getArea() {
    return this.width * this.height;
  }
  
  toString() {
    return `width = ${this.width}, height = ${this.height}`;
  }
}

// 서브 클래스
class ColorRectangle extends Rectangle {
  construcotor(width, height, color) {
    super(width, height);
    this.color = color;
  }
  
  // 매서드 오버라이딩 
  toString() {
  	return super.toString() + `, color = ${this.color}`;
  }
}

const colorRectangle = new ColorRectangle(2,4, 'red');
console.log(colorRectangle); // ColorRectangle {width: 2, height: 4, color: "red"}

// 상속을 통해 getArea 메서드를 호출
console.log(colorRectangle.getArea()); // 8
// 오버라이딩된 toString 메서드를 호출
console.log(colorRectangle.toString()); // width = 2, height = 4, color = red

1) 서브클래스의 super 호출

자바스크립트 엔진은 클래스를 평가할 때 수퍼클래스와 서브클래스를 구분하기 위해 base 또는 derived를 값으로 갖는 내부 슬롯 [[ConstructorKind]]를 갖는다.

서브클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 이것이 바로 서브클래스의 constructor에서 반드시 super를 호출해야 하는 이유다.

서브클래스가 new 연산자와 함께 호출되면 서브클래스 constructor 내부의 super 키워드가 함수처럼 호출된다.(수퍼클래스가 평가되어 생성된 함수 객체의 코드가 실행되기 시작한다.)

서브클래스 constructor 내부에 super 호출이 없으면 에러가 발생한다.

2) 수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩

수퍼클래스의 constructor 내부의 코드가 실행되기 이전에 암묵적으로 빈 객체를 생성한다. 이 빈 객체가 바로(아직 안되지는 않았지만) 클래스가 생성한 인스턴스다.

암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩된다. 따라서 수퍼클래스의 constructor 내부의 this는 생성된 인스턴스를 가리킨다.

// 수퍼클래스 
class Rectangle {
  constructor(width, height) {
    // 암묵적으로 빈 객체, 즉 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {}
    // new 연산자와 함께 호출한 함수, 즉 new.target은 ColorRectangle이다.
    console.log(new.target); // ColorRectangle 
    
    // 생성된 인스턴스의 프로토타입으로 ColorRectangle.prototype이 설정된다.
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === ColorRectangle.prototype); // true
    console.log(this instanceof ColorRectangle); // true
    console.log(this instanceof Rectangle); // true
  }

인스턴스 수퍼클래스가 생성한 것. 하지만 new 연산자와 함께 호출된 클래스가 서브클래스라는 것이 중요.

new.target은 서브클래스를 가리킨다. 따라서 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브클래스가 생성한 것으로 처리된다.

생성된 인스턴스의 프로토타입은 서브클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체(Colorrectangle.prototype)다.

3) 수퍼클래스의 인스턴스 초기화

수퍼클래스의 constructor가 실행 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화.

// 수퍼클래스
class Rectangle {
  constructor(width, height) {
    // 암묵적으로 빈 객체, 즉 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {}
    // new 연산자와 함께 호출된 함수, 즉 new.target은 ColorRectangle이다.
    console.log(new.target); // ColorRectangle 
    
    // 생성된 인스턴스의 프로토타입으로 ColorRectangle.prototype이 설정된다.
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === ColorRectangle.prototype); // true
    console.log(this instanceof ColorRectangle); // true
    console.log(this instanceof Rectangle); // true
    
    // 인스턴스 초기화
    this.widht = width;
    this.height = height;
    
    console.log(this); // ColorRectangle {width:2, height:4}

4) 서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩

super 호출이 종료되고 제어 흐름이 서브클래스 constructor로 돌아온다.

이때 super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩 서브클래스는 별도의 인스턴스 생성하지 않음.

// 서브클래스
class ColorRectangle extends Rectangle {
	constructor(width, height, color) {
      super(width, height);
      
      // super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.
      console.log(this); // ColorRectangle {widht: 2, height: 4}

이 처럼 super가 호출되지 않으면 인스턴스가 생성되지 않으며, this도 바인딩 할 수 없다. 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없는 이유가 바로 이 때문이다.

5) 서브클래스의 인스턴스 초기화

super 호출 이후, 서브클래스의 constructor에 기술되어 있는 인스턴스 초기화

6) 인스턴스 반환

클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환.

// 서브클래스
class ColorRectangle extends Rectangle {
  constructor(width, height, color) {
    super(width, height);

    // super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4}

    // 인스턴스 초기화
    this.color = color;

    // 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4, color: "red"}
  }
...

8-7. 표준 빌트인 생성자 함수 확장

extends 키워드 다음에는 클래스 뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가 될 수 있는 모든 표현식 사용 가능.

String Number Array 같은 표준 빌트인 객체도 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 생성자 함수이므로 extends 키워들 사용하여 확장할 수 있다.

// Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray
class MyArray extends Array {
  // 중복된 배열 요소를 제거하고 반환한다: [1,1,2,3] => [1,2,3]
  uniq() {
    return this.filter((v, i, self) => self.indexOf(v) === i);
  }
  
  // 모든 배열 요소의 평균을 구한: [1, 2, 3] => 2
  average() {
    return this.reduce((pre, cur) => pre + cur, 0); / this.length;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 1, 2, 3);
console.log(myArray); // MyArray(4) [1, 1, 2, 3]

// MyArray.prototype.unip 호출
console.log(myArray.uniq()); // MyArray(4) [1, 2, 3]
// MyArray.prootype.average 호출
console.log(myArray.average()); // 1.75

Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray 클래스가 생성한 인스턴스는 Array.prototype과 MyArray.prototype의 모든 메서드를 사용할 수 있다.

주의할 것은 Arrray.prototype의 메서드 중에 map filter와 같이 새로운 배열을 반환하는 메서드가 MyArray 클래스의 인스턴스를 반환한다는 것.

console.log(myArray.filter(v => v % 2) instanceof MyArray); // true

만약 새로운 배열은 반환하는 매서드가 MyArray 클래스의 인스턴스를 반환하지 않고 Array의 인스턴스를 반환하면 MyArray 클래스의 메서드와 메서드체이닝이 불가능하다.

💡 메서드 체이닝이란?

메서드가 객체를 반환하게 되면 메서드의 반환 값인 객체를 통해 또 다른 함수를 호출할 수 있다. 이러한 프로그래밍 패턴을 메서드 체이닝(Method Chaining)이라 부른다.

// 메서드 체이닝
// [1, 1, 2, 3] => [1, 1, 3] => [1, 3] => 2
console.log(myArray.filter(v => v%2).uniq().average()); // 2

만약 MyArray 클래스의 uniq 메서드가 MyArray 클래스가 생성한 인스턴가 아닌 Array가 생성한 인스턴스를 반환하게 하려면 다음과 같이 Symbol.species를 사용하여 정적 접근자 프로퍼티를 추가한다.

// Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray
class MyArray extends Array {
  // 모든 메서드가 Array 타입의 인스턴스를 반환하도록 한다.
  static get [Symbol.species]() { return Array; }
  
  // 중복된 배열 요소를 제거하고 반환한다: [1, 1, 2, 3] => [1, 2, 3]
  uniq() {
    return this.filter((v, i, self) => self.indexOf(v) === i);
  }
  
  // 모든 배열 요소의 평균을 구한다: [1, 2, 3] => 2
  average() {
    return this.reduce((pre, cur) => prec + cur, 0) / this.length;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 1, 2, 3);

console.log(myArray.uniq() instanceof MyArray); // false
console.log(myArray.uniq() instanceof Array); // true

// 메서드 체이닝
// uniq 메서드는 Array 인스턴스를 반환하므로 average 메서드를 호출할 수 없다.
console.log(myArray.uniq().average());
// TypeError: myArray.uniq(...).average is not a function