클래스

자바스크립트는 프로토타입 기반 객체지향 언어이므로 클래스가 필요없는 언어이다.
그러나 ES6에서 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어와 흡사한 객체 생성 메커니즘이 추가되었다.

클래스와 프로토타입의 유사점

• 객체 생성: 둘 다 객체를 생성하고 구조화하는 데 사용
• 상속: 두 방식 모두 상속을 통해 코드 재사용을 지원
• 메서드와 속성: 객체에 메서드와 속성을 정의 가능

자바스크립트의 클래스 문법은 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 문법적 설탕으로 볼 수도 있다.

그러나 동작 방식의 차이점이 존재한다.

클래스와 프로토타입의 차이점

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

• 클래스는 상속을 지원하는 extends와 super 키워드를 제공한다. 하지만 생성자 함수는 extends와 super 키워드를 지원하지 않는다.

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

• 클래스 내의 모든 코드에는 암묵적으로 strict mode가 지정되어 실행되며 strict mode를 해제할 수 없다. 하지만 생성자 함수는 암묵적으로 strict mode가 지정되지 않는다.

• 클래스의 constructor, 프로토타입 메서드, 정적 메서드는 모두 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 false다. 다시 말해, 열거되지 않는다.

클래스는 생성자 함수 기반의 객체 생성보다 견고하고 명료하며 상속 관계 구현을 간결하고 명료하게 한다.

클래스 정의

클래스는 class 키워드를 사용하여 정의한다. (파스칼 케이스 사용)

// 일반적인 정의
class Person {}
// 익명 클래스 표현식
const Person = class {};
// 기명 클래스 표현식
const Person = class MyClass {};

클래스의 특징

• 무영의 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.

클래스는 함수, 값처럼 사용할 수 있는 일급객체다.

• 클래스 몸체에는 0개 이상의 메서드만 정의할 수 있다.
• constructor, 프로토타입 메서드, 정적 메서드가 있다.

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('Lee');

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

클래스와 생성자함수의 정의 방식

클래스 호이스팅

• 클래스는 함수로 평가됨
• 런타임 이전에 먼저 평가되어 함수 객체 생성
• 클래스가 평가되어 생성된 객체는 constructor
• 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재하므로 함수 객체 생성시점에 프로토타입도 더불어 생성됨

클래스는 let, const 변수와 같이 일시적 사각지대가 존재하므로 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 보인다.

인스턴스 생성

• 클래스는 인스턴스를 생성하는 것이 유일한 존재 이유이므로 반드시 new 연산자와 함께 호출해야한다.

• 클래스 표현식으로 정의된 클래스의 경우 다음 예제와 같이 클래스를 가리키는 식별자를 사용해 인스턴스를 생성하지 않고 기명 클래스 표현식의 클래스 이름을 사용해 인스턴스를 생성하면 에러가 발생한다.

class Person {}

const me = Person();
// TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'

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

메서드

constructor

• 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수한 메서드로 이름을 변경할 수 없다.
• 프로토타입 객체의 constructor 프로퍼티는 클래스 자신을 가리킨다.
• constructor는 메서드로 해석되는 것이 아니라 클래스가 평가되어 생성한 함수 객체 코드의 일부가 된다.
• 클래스 정의가 평가되면 constructor의 기술된 동작을 하는 함수 객체가 생성된다.

constructor 특징

• constructor는 클래스 내에 최대 한 개만 존재할 수 있다.
• constructor를 생략하면 클래스에 빈 constructor가 암묵적으로 정의된다.
• 프로퍼티가 추가되어 초기화된 인스턴스를 생성하려면 constructor 내부에서 this 인스턴스 프로퍼티를 추가한다.
• 인스턴스를 생성할 때 클래스 외부에서 인스턴스 프로퍼티의 초기값을 전달하려면
• constructor에 매개변수를 선언하고 인스턴스를 생성할 때 초기값을 전달한다.
  따라서 인스턴스를 초기화 하려면 constructor을 생략해서는 안된다.
• 또한 new 연산자와 함께 클래스가 호출되면 생성자 함수와 동일하게 암묵적으로 this, 즉 인스턴스를 반환하기 때문에 constructor는 별도의 반환문을 갖지 않아야 한다.
• 만약 this가 아닌 다른 객체를 명시적으로 반환하면 인스턴스가 반환되지 못하고 return 문에 명시한 객체가 반환된다.

클래스도 함수 객체 고유의 프로퍼티를 모두 갖고 있다. 함수와 동일하게 프로토타입과 연결되어 있으며 자신의 스코프체인을 구성한다.

프로토타입 메서드

• 클래스 몸체에서 정의한 메서드는 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식과는 다르게 클래스의 prototype 프로퍼티에 메서드를 추가하지 않아도 프로토타입 메서드가 된다.
• 생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스는 프로토타입 체인의 일원이 된다.

// me 객체의 프로토타입은 Person.prototype이다.
Object.getPrototypeOf(me) === Person.prototype; // true
me instanceof Person;   // true

// Person.prototype의 프로토타입은 Object.prototype이다.
Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype;   // true
me instanceof Object;   // true

// me 객체의 constructor는 Person 클래스다.
me.constructor === Person;  // true

생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스는 프로토타입 체인의 일원이 된다.

• 인스턴스는 프로토타입 메서드를 상속받아 사용할 수 있다
• 프로토타입 체인은 모든 객체 생성 방식 뿐만 아니라 클래스에 의해 생성된 인스턴스에도 동일하게 적용된다

정적 메서드

• 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있는 메서드를 말한다.
• 생성자 함수의 경우 정적 메서드를 생성하기 위해서는 다음과 같이 명시적으로 생성자 함수에 메서드를 추가해야 한다.
• 클래스에서는 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드(클래스 메서드)가 된다.

정적 메서드는 클래스에 바인딩된 메서드가 된다

• 정적 메서드는 클래스로 호출한다.
• 인스턴스의 프로토타입 체인 상에는 클래스가 존재하지 않기 때문에 인스턴스로 클래스의 메서드를 상속받을 수 없다.

정적 메서드와 프로토타입 메서드 차이

• 정적 메서드와 프로토타입 메서드는 자신이 속해 있는 프로토타입 체인이 다르다.
• 정적 메서드는 클래스로 호출하고 프로토타입 메서드는 인스턴스로 호출한다.
• 정적 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 없지만 프로토타입 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 없다.

프로토타입 메서드 내부의 this는 메서드를 소유한 객체가 아니라 메서드를 호출한 객체, 즉 메서드 이름 앞의 마침표(.) 연산자 앞에 기술한 객체에 바인딩 된다.

정적 메서드는 클래스로 호출해야 하므로 정적 메서드 내부의 this는 인스턴스가 아닌 클래스를 가리킨다. 즉, 프로토타입 메서드와 정적 메서드 내부의 this 바인딩이 다르다.

따라서 내부에서 인스턴스 프로퍼티를 참조할 필요가 있다면 프로토타입 메서드로 정의 후 this를 사용해야 한다.

this를 사용하지 않더라도 프로토타입 메서드로 정의할 수 있다. 하지만 반드시 인스턴스를 생성한 다음 호출해야 하므로 this를 사용하지 않는다면 정적 메서드로 정의하는 것이 좋다.

정적 메서드는 애플리케이션 전역에서 사용할 유틸리티 함수를 전역 함수로 정의하지 않고 메서드로 구조화할 때 유용하다.

클래스에서 정의한 메서드의 특징

• function 키워드를 생략한 메서드 축약 표현을 사용한다.
• 객체 리터럴과는 다르게 클래스에 메서드를 정의할 때는 콤마가 필요 없다.
• 암묵적으로 strict mode로 실행된다.
• for...in 문이나 Object.keys 메서드 등으로 열거할 수 없다 즉, 프로퍼티 열거 가능 여부를 나타내며, 불리언 값을 갖는 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 false다.
• 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor다. 따라서 new 연산자와 함께 호출할 수 없다.

클래스의 인스턴스 생성과정

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩

• new 연산자와 함께 클래스를 호출하면 우선 암묵적으로 빈 객체, 바로 클래스가 생성한 인스턴스가 생성된다.
• 클래스가 생성한 인스턴스의 프로토타입으로 클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체가 설정된다.
• 암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩된다. 따라서 constructor 내부의 this는 클래스가 생성한 인스턴스를 가리킨다.

2. 인스턴스 초기화

• constructor의 내부 코드가 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
  • 즉, this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달 받은 초기 값으로 인스턴스의 프로퍼티 값을 초기화 한다.
  • 만약 constructor가 생략되었다면 이 과정도 생략한다.

3. 인스턴스 반환

• 클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

프로퍼티

• 인스턴스 프로퍼티: constructor 내부에서 정의해야 한다.
• 접근자 프로퍼티
  • 자체적으로는 값([[Value]] 내부 슬롯)을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수로 구성된 프로퍼티다.
  • 클래스에서도 사용 가능하다.
  • 접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 getter 함수와 setter 함수로 구성되어 있다.

getter

• 인스턴스 프로퍼티에 접근할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요할 때 사용한다.

• 메서드 이름 앞에 get 키워드를 사용해 정의한다.

• 프로퍼티처럼 참조 시 내부적으로 getter가 호출된다.

• 반드시 무언가를 반환해야 한다.
  setter

• 인스턴스 프로퍼티에 값을 할당할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요할 때 사용한다.

• 메서드 이름 앞에 set 키워드를 사용해 정의한다.

• 프로퍼티처럼 값을 할당하는 형식으로 하며 할당 시 내부적으로 setter가 호출된다.

• 반드시 매개변수가 있어야 한다. 이때 단 하나의 매개변수만 선언할 수 있다.

클래스의 메서드는 기본적으로 프로토타입 메서드가 되므로 접근자 프로퍼티 또한 인스턴스 프로퍼티가 아닌 프로토타입의 프로퍼티가 된다.

클래스 필드(필드 또는 멤버)

클래스 기반 객체지향 언어에서 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 가리키는 용어다.

• 클래스 몸체에서 클래스 필드를 정의하는 경우 this에 클래스 필드를 바인딩해서는 안된다. this는 클래스의 constructor와 메서드 내에서만 유효하다.
• 클래스 필드를 참조하는 경우 this를 반드시 사용해야 한다.
• 클래스 필드에 초기값을 할당하지 않으면 undefined를 갖는다.
• 인스턴스를 생성할 때 외부의 초기값으로 클래스 필드를 초기화해야 할 필요가 있다면 constructor에서 클래스 필드를 초기화해야 한다.
• 함수는 일급 객체이므로 함수를 클래스 필드에 할당할 수 있다. 따라서 클래스 필드를 통해 메서드를 정의할 수도 있다.

private 필드 정의 제안

• private 필드의 선두에는 #을 붙여주며 참조할 때도 #을 붙여주어야 한다.
• public 필드는 참조할 수 있지만 private 필드는 클래스 내부에서만 참조할 수 있다.
• 클래스 외부에서 private 필드에 직접 접근할 수는 없지만 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근하는 방법은 유효하다.
• private 필드는 반드시 클래스 몸체에 정의해야 한다.

static 필드 정의 제안

static 키워드를 사용하여 정적 필드를 정의할 수는 없었지만 static public 필드, static private 필드, static private 메서드를 정의할 수 있는 새로운 표준 사양인 "Static class features"가 TC39 프로세스의 stage 3(candidate)에 제안되었다.

상속에 의한 클래스 확장

프로토타입 기반 상속은 프로토타입 체인을 통해 다른 객체의 자산을 상속받는 개념이지만 상속에 의한 클래스 확장은 기존 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장하여 정의하는 것이다.

클래스 상속과 생성자 함수 상속

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

상속에 이해 확장된 클래스 Bird를 통해 생성된 인스턴스의 프로토타입 체인

extends 키워드

상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속받을 클래스를 정의한다.

extends 키워드의 역할은 수퍼클래스와 서브클래스 간의 상속 관계를 설정하는 것이다. 클래스도 프로토타입을 통해 상속 관계를 구현한다.

동적 상속

• extends 키워드는 클래스뿐만 아니라 생성자 함수를 상속받아 클래스를 확장할 수 있다.
• extends 키워드 앞에는 반드시 클래스가 와야 한다.
• extends 키워드 다음에는 클래스뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. 이를 통해 동적으로 상속받을 대상을 결정할 수 있다.

function Base1() {}

class Base2 {}

let condition = true;

// 조건에 따라 동적으로 상속 대상을 결정하는 서브 클래스
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

서브클래스의 constructor

• 클래스에서 constructor를 생략하면 클래스에 비어있는 constructor가 암묵적으로 정의된다.
• 서브클래스에서 constructor를 생략하면 클래스에 다음과 같은 constructor가 암묵적으로 정의된다. args는 new 연산자와 함께 클래스를 호출할 때 전달한 인수의 리스트다.
• super()는 수퍼클래스의 constructor(super-constructor)를 호출하여 인스턴스를 생성한다.

super 키워드

super 키워드는 함수처럼 호출할 수도 잇고 this와 같이 식별자처럼 참조할 수 있는 특수한 키워드다.super는 다음과 같이 동작한다.

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

super 호출

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

super를 호출할 때 주의할 사항

• 서브클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브클래스의 constructor에서는 반드시 super를 호출해야 한다.
• 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없다.
• super는 반드시 서브클래스의 constructor에서만 호출한다. 서브클래스가 아닌 클래스의 constructor나 함수에서 super를 호출하면 에러가 발생한다.

super 참조

메서드 내에서 super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

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

 class Base {    
    constructor(name) {
        this.name = name;
    }

    sayHi() {
        return `Hi ${this.name}`;
    }
 }

 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 참조를 통해 수퍼클래스의 메서드는 참조하려면 super가 수퍼클래스의 메서드가 바인딩된 객체, 즉 수퍼클래스의 prototype 프로퍼티에 바인딩된 프로토타입을 참조할 수 있어야 한다.
• super는 자신을 참조하고 있는 메서드가 바인딩되어 있는 객체의 프로토타입을 가리킨다. 따라서 super.sayHi, 즉 Base.prototype.sayHi를 호출할 때 call 메서드를 사용할 this를 전달해야 한다.

• Base.prototype.sayHi 메서드 내부의 this는 Base.prototype을 가리킨다.
• Base.prototype.sayHi 메서드는 프로토타입 메서드이기 때문에 내부의 this는 Base.prototype이 아닌 인스턴스를 가리켜야 한다. name 프로퍼티는 인스턴스에 존재하기 때문이다.

super 참조가 동작하기 위해서는 super를 참조하고 있는 메서드가 바인딩되어 있는 객체의 프로토타입을 찾을 수 있어야하며 이를 위해 메서드는 내부 슬롯 [[HomeObject]]를 가지며, 자신을 바인딩하고 있는 객체를 가리킨다.

super 참조는 클래스의 전유물이 아니다. 객체 리터럴에서도 super 참조를 사용할 수 있다. 단 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의된 함수만 가능하다.

상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

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

    getArea() {
        return this.width * this.height;
    }

    toString() {
        return `width = ${this.width}, height = ${this.height}`;
    }
}

class ColorReactangle extends Rectangle {
    constructor(width, height, color) {
        super(width, height);
        this.color = color;
    }

    // 메서드 오버라이딩
    toString() {
        return super.toString() + `, color = ${this.color}`;
    }
}

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

console.log(colorReactangle.getArea());     // 8
console.log(colorReactangle.toString());    // width = 2, height = 4, color = red

colorRectangle 클래스에 의해 생성된 인스턴스의 프로토타입 체인

서브클래스 colorRectangle이 new 연산자와 함께 호출되면 다음 과정을 통해 인스턴스를 생성한다.
1. 서브클래스의 super 호출
2. 수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩
3. 수퍼클래스의 인스턴스 초기화
4. 서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩
5. 서브클래스의 인스턴스 초기화
6. 인스턴스 반환 : 클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

표준 빌트인 생성자 함수 확장

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