[ JS ] 자바스크립트 딥다이브 스터디 - 19장 프로토타입

자바스크립트는 프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 언어이다.

클래스

ES6 에서 도입된 클래스 또한 함수이며, 기존 프로토타입 기반 패턴의 문법적 설탕이라 할 수 있다.
클래스와 생성자 함수 모두 프로토타입 기반의 인스턴스를 생성하지만, 정확히 동일하게 동작하지는 않는다.
클래스는 생성자 함수보다 엄격하며, 생성자 함수에서 제공하지 않는 기능도 제공한다.
이에 따라 새로운 객체 생성 방식으로 보는 것이 더 합당하다.

자바스크립트 에서는 원시 타입을 제외한 나머지 값들은 모두 객체 다.

1. 객체 지향 프로그래밍

객체 지향 프로그래밍은 절차지향적 관점이 아닌, 객체의 집합으로 프로그램을 표현하ㄴ려는 프로그래밍 패러다임을 의미한다.
실제 세계의 실체를 프로그래밍에 반영하려 하였으며, 이에 따라 특징이나 성질을 나타내는 속성 을 표현하려 하였다. 이 중 필요한 속성만 간추려 내는 것을 추상화 라고 한다.

const person = {
	name: `Lee`,
    age: 30
};

위는 이름과 나이의 속성으로 표현된 객체인 person 이다.

const circle = {
	radius: 5,
    getDiameter(){
    	return 2 * this.radiusl
    }
}

위는 객체의 상태 를 나타내는 데이터 radius 와 상태 데이터를 조작할 수 있는 동작 getDiameter 를 하나의 논리적인 단위로 묶어 표현한다.
상태 는 프로퍼티 , 동작 을 메서드 라고 부른다.

2. 상속과 프로토타입

상속 : 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다.

자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다.

// 생성자 함수
function Circle(radius){
	this.radius = radius;
    this.getArea = function (){
    	return Math.PI * this.radius ** 2;
    }
}

// 반지름이 1인 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);

// 반지름이 2인 인스턴스 생성
const circle2 = new Circle(2);

console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // false

위의 예제 메서드 getArea 는 인스턴스 circle1 과 circle2 에서 모두 사용되었으나, 다른 인스턴스이기 때문에 주소값이 달라서 false 가 나온다.
그러나 동일한 동작을 하고 있기 때문에 메서드 하나만 생성하여 모든 인스턴스가 공유해서 사용하는 것이 바람직하다.
이를 상속을 통해 해결할 수 있다.

function Circle(radius){
	this.radius = radius;
}

// Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스에 getArea 메서드를 프로토타입에 추가한다.
Circle.prototype.getArea = function (){
	return Math.PI * this.radius ** 2;
}

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

// Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 부모 객체의 역할을 하는 프로토타입 `Circle.prototype` 
// 로부터 메서드를 상속받는다.
// 즉, Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 하나의 `getArea` 메서드를 공유한다.
console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // true

위의 예제 getArea 는 prototype 을 공유하여 상속받기 때문에 동일한 메서드이다.
따라서 두 인스턴스에 존재하는 getArea는 하나의 메서드이다.

Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 Circle.prototype 의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다.

3. 프로토타입 객체

모든 객체는 [[Prototype]] 이라는 내부 슬롯을 가지며, 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다. (null 인 경우도 있다)
객체가 생성될 때 객체 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고, [[Prototype]] 에 저장된다.

예시)
객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입: Object.prototype
생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입: 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체

모든 객체는 하나의 프로토타입을 가지며, 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있다.

[[Prototype]] 내부 슬롯에는 직접 접근할 수 없지만, __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입 [[Prototype]] 내부 슬롯이 가리키는 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다.
프로토타입은 자신의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자 함수에 접근할 수 있고, 생성자 함수는 자신의 prototype 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근할 수 있다.

1) __proto__ 접근자 프로퍼티

모든 객체는 __proto__ 접슨자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

-1- __proto__ 는 접근자 프로퍼티다.

내부 슬롯은 프로퍼티가 아니다. 원칙적으로 내부 슬롯과 내부 메서드에 직접적으로 접근하거나 호출할 수 있는 방법을 제공하지 않는다.

Object.prototype 의 접근자 프로퍼티인 __proto__ 는 getter/setter 함수라고 부르는 접근자 함수[[Get]], [[Set]] 를 통해 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값을 취득하거나 할당한다.

const obj = {};
const parent = { x:1 };

// getter 함수인 get __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 취득한다.
obj.__proto__;

// setter 함수인 set __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 교체한다.
obj.__proto__ = parent;

console.log(obj.x); // 1

-2- __proto__ 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

__proto__ 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아닌 Object.prototype 의 프로퍼티다.
모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

const person = { name: `Lee` }

// 객체는 __proto__ 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(person.hasOwnProperty(`__proto__`)); // false

// __proto__ 프로퍼티는 모든 객체의 프로토타입 객체인 Object.prototype의 접근자 프로퍼티다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Object.prototype, `__proto__`));
// { get: f, set: f, enumerable: false, configurable: true }

// 모든 객체는 Object.prototype의 접근자 프로퍼티 __proto__를 상속받아 사용할 수 있다.
console.log({}.__proto__ === Object.prototype); // true

Object.prototype

모든 객체는 프로토타입의 계층 구조인 프로토타입 체인 에 묶여있다.
자바스크립트 엔진은 객체의 프로퍼티에 접근하려고 할 때, 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 __proto__ 접근자 프로퍼티가 가리키는 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.
프로토타입 체인의 종점인 최상위 객체는 Object.prototype 이며, 이 객체의 프로퍼티와 메서드는 모든 객체에 상속된다.

-3- __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유

상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해 접근자 프로퍼티로 접근한다.

const parent = {};
const child = {};

// child 의 프로토타입을 parent 로 설정
child.__proto__ = parent;

// parent 의 프로토타입을 child 로 설정
parent.__proto__ = child; // TypeError: Cyclic __proto__ value

위의 예제에서는 parent 객체를 child 객체의 프로토타입으로 설정한 후 child 객체를 parent 객체의 프로토타입으로 설정했다. 이러한 코드가 에러 없이 처리되면 서로가 자신의 프로토타입이 되는 비정상적인 프로토타입 체인이 만들어지기 때문에 __proto__ 접근자 프로퍼티는 에러를 발생시킨다.

때문에 프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되어야 한다.

-4- __proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.

__proto__ 접근자 프로퍼티는 ES5 이전에 존재하지 않았고, 직접 상속을 통해 Object.prototype 을 상속받지 않는 객체를 생성할 수도 있어서 사용할 수 없는 경우가 있다.

// obj는 프로토타입 체인의 종점이다. 따라서 Object.__prototype__을 상속받을 수 없다.
const obj = Object.create(null);

// obj는 Object.__proto__를 상속받을 수 없다.
console.log(obj.__proto__) // undefined

// 따라서 __proto__보다 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하는 편이 좋다.
console.log(Object.getPrototypeOf(obj)) // null

따라서 __proto__ 접근자 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득하고 싶은 경우에는 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하고, 프로토타입을 교체하고 싶은 경우 Object.setPrototypeOf 메서드를 사용할 것을 권장한다.

const obj = {};
const parent = { x: 1 };

// obj 객체의 프로토타입을 취득
Object.getPrototypeOf(obj); // obj.__proto__;

// obj 객체의 프로토타입을 교체
Object.setPrototypeOf(obj, parent); // obj.__proto__ = parent;

Object.getPrototypeOf 메서드와 Object.setPrototypeOf 메서드는 get Object.prototype__proto__ 와 set Object.prototype__proto__ 의 처리내용과 정확히 일치한다.