[ 모던 자바스크립트 Deep Dive ] 24장 : 클로저

박새롬·2024년 3월 25일

[ 모던 자바스크립트 Deep Dive ]

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클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.

outerFunc 함수 내부에서 중첩 함수 innerFunc가 정의되고 호출되었다.
이때 중첩 함수 innerFunc의 상위 스코프는 외부 함수 outerFunc의 스코프다.
따라서 중첩 함수 innerFunc 내부에서 자신을 포함하고 있는 외부 함수 outerFunc의 x 변수에 접근할 수 있다.
만약 innerFunc 함수가 outerFunc 함수의 내부에서 정의된 중첩 함수가 아니라면 innerFunc 함수를
outerFunc 함수의 내부에서 호출한다 하더라도 outerFunc 함수의 변수에 접근할 수 없다.

이 같은 현상이 발생하는 이유는 자바스크립트가 렉시컬 스코프를 따르는 프로그래밍 언어이기 때문이다.

24.1 렉시컬 스코프

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를
결정한다. 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라 한다.

위 예제의 foo 함수와 bar 함수는 모두 전역에서 정의된 전역 함수다. 함수의 상위 스코프는 함수를 어디서
정의했느냐에 따라 결정되므로 foo 함수와 bar 함수의 상위 스코프는 전역이다.
함수를 어디서 호출하는지는 함수의 상위 스코프 결정에 어떠한 영향도 주지 못한다.
- 렉시컬 환경의 “외부 렉시컬 환경에 대한 참조”에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경(위치)에 의해 결정된다. 이것이 바로 렉시컬 스코프다.

24.2 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

함수는 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다.

자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 상위 스코프의 참조는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다.
- 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의
- 참조가 바로 상위 스코프다. 또한 자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 “외부 렉시컬 환경에 대한
- 참조”에 저장될 참조값이다. 함수 객체는 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.

위 예제의 foo 함수 내부에서 bar 함수가 호출되어 실행 중인 시점의 실행 컨텍스트는 다음과 같다.외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯
[[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

24.3 클로저와 렉시컬 환경

outer 함수를 호출하면

outer함수는 inner 함수를 반환하고 생명 주기를 마감하는데
이 때 outer 함수의 지역 변수 x 또한 생명 주기를 마감한다.
- outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소 멸되는 것은 아니다.
- outer 함수의 렉시컬 환경은
- inner 함수의 [[Environment]] 내부 슬롯에 의해 참조되고 있고
- inner 함수는 전역변수 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로
- 가비지 컬렉션 대상이 되지 않기 때문이다.
- 가비지 컬렉터는 누군가가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않는다.
그러나 위 코드를 실행하면 outer 함수의 지역변수 x값인 10이 동작하는데
이를 클로저라고 한다.

클로저는
외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저(closure) 라고 부른다.

자바스크립트의 모든 함수는 자신의 상위 스코프를 기억한다.

모든 함수가 기억하는 상위 스코프는 함수를 어디서 호출하든 상관없이 유지된다.
따라서 함수를 어디서 호출하든 상관없이 함수는 언제나 자신이 기억하는 상위 스코프의 식별자를 참조할 수 있으며
식별자에 바인딩 된 값을 변경할 수도 있다.

자바스크립트의 모든 함수는

상위 스코프를 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저이지만
일반적으로 모든 함수를 클로저라고 하지는 않는다.
➔ 클로저는 중첩 하수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.
- 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수를 자유 변수라고 부르고
- 클로저는 자유 변수에 묶여있는 함수라고 할 수 있다.

24.4 클로저의 활용

클로저는

상태(state)를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.
다시 말해, 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉(information hiding)하고
특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.

위의 코드는 다음과 같은 이유로 오류를 발생시킬 가능성을 내포하고 있는 좋지 않은 코드이다.

카운트 상태는 increase 함수가 호출되기 전까지 변경되지 않고 유지되어야 한다.
이를 위해 카운트 상태는 increase 함수만이 변경 할 수 있어야한다.

하지만 카운트 상태는 전역 변수를 통해 관리 되고 있기 때문에 의도치 않게 상태가 변경될 수 있다.

따라서 increase 함수만이 num 변수를 참조하고 변경할 수 있도록
전역변수 num을 increase 함수의 지역변수로 바꾸고 클로저를 사용해 주는것이 바람직하다.

// 카운트 상태 변경 함수
const increase = (function () {
  // 카운트 상태 변수
  let num = 0;

  // 클로저
  return function () {
    // 카운트 상태를 1만큼 증가 시킨다.
    return ++num;
  };
}());

console.log(increase()); // 1
console.log(increase()); // 2
console.log(increase()); // 3

외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극적으로 사용된다.

다음은 함수형 프로그래밍에서 클로저를 활용하는 간단한 예제다.

// 함수를 반환하는 고차 함수
// 이 함수는 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 기억하는 클로저를 반환한다.
const counter = (function () {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  let counter = 0;

  // 함수를 인수로 전달받는 클로저를 반환
  return function (aux) {
    // 인수로 전달 받은 보조 함수에 상태 변경을 위임한다.
    counter = aux(counter);
    return counter;
  };
}());

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
function decrease(n) {
  return --n;
}

// 보조 함수를 전달하여 호출
console.log(counter(increase)); // 1
console.log(counter(increase)); // 2

// 자유 변수를 공유한다.
console.log(counter(decrease)); // 1
console.log(counter(decrease)); // 0

makerCounter 함수를 호출해 함수를 반환할 때
반환된 함수는 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 주의해야 한다.

24.5 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화는

객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와
프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는것을 말한다.
객체의 특정 프로퍼티와 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라 한다.
- 정보 은닉은 외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 감추어 적절치 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 정보를 보호하고,
- 객체 간의 상호 의존성, 즉 결합도를 낮추는 효과가 있다.
대부분의 객체지향 프로그래밍 언어는 클래스를 정의하고
- 클래스를 구성하는 멤버에 대하여 public, private, protected 같은 접근 제한자를 선언하여 공개 볌위를 한정할 수 있다.