[Javascript] 클로저

10tacion·2023년 12월 21일

JavaScript

Javascript

목록 보기

6/8

Javascript 클로저

Javascript 클로저

클로저란?

함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합

렉시컬 스코프

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디서 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프라고 한다.

const x = 1 ;

function outerFunc() {
  const x = 10;
  
  function innerFunc(){
    console.log(x); //10
  }
   
  innerFunc();
}

outerFunc();
const x = 1 ;

function outerFunc() {
  const x = 10;
  innerFunc();
}

function innerFunc(){
  console.log(x); //1
}

outerFunc();

다음과 같이 작성한다면 innerFunc 함수를 outerFunc 함수의 내부에서 호출한다 하더라도 outerFunc 함수의 변수에 접근할 수 없다.

이와 같은 현상이 발생하는 이유는 자바스크립트가 렉시컬 스코프를 따르는 프로그래밍 언어이기 때문임을 것을 알 수 있다.

렉시컬 환경: 스코프를 구분하여 식별자를 등록하고 관리하는 저장소 역할을 하는 렉시컬 스코프의 실체
스코프의 실체: 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경
스코프 체인: 렉시컬 환경이 자신의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결 되는 것

함수의 상위 스코프를 결정한다라는 것은 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값을 결정하는 것

➡️ 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경에 의해 결정되는데 이것이 바로 렉시컬 스코프

함수 객체의 내부 슬롯 `[[Environment]]`

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

[[Environment]]에 저장된 상위 스코프의 참조는 현재 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다

함수의 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점은 함수가 정의된 환경,
즉 상위 함수가 평가 또는 실행되고 있는 시점, 이때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 상위함수의 실행컨텍스트이기 때문이다.

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;

  // 상위 스코프는 함수 정의 환경에 따라 결정된다.
  // 함수 호출 위치와 상위 스코프는 아무런 관계 x
  bar();
}

// 함수 bar는 자신의 상위 스코프
// 즉 전역 렉시컬 환경을 [[Environment]]에 저장하여 기억한다.
function bar() {
  console.log(x);
}

foo bar 함수 모두 전역에서 함수 선언문으로 정의 되었다. 따라서 전역 코드가 평가되는 시점에 평가되어 함수 객체를 생성하고 전역 객체 window의 메서드가 된다. 이 때 [[Environment]] 내부 슬롯에는, 함수 정의가 평가된 시점에서의 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경인 전역 렉시컬 환경의 참조가 저장된다.

클로저와 렉시컬 환경

외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저라고 한다.

외부 함수의 소멸과 중첩 함수의 참조

const x = 1;

// ⓐ
function outer() {
  const x = 10;
  const inner = function () {console.log(x);}; // ⓑ
  return inner;
}

// outer 함수를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환한다.
// 그리고 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거된다.
const innerFunc = outer(); // ⓒ
innerFunc(); // ⓓ 10

위 코드에서 실행 결과 ⓓ는 outer 함수의 지역 변수 x의 값인 10이다. 이미 생명 주기가 종료되어 실행 컨텍스트 스택에서 제거된 outer 함수의 지역 변수를 x를 다시 부활 시킨 듯이 동작한다.

outer 함수의 실행이 종료하면 inner 함수를 반환하면서 outer 함수의 생명주기가 종료되며, outer 함수의 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에서 제거된다.

But outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아님

➡️ outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수에서 참조하고 있고, inner 함수는 전역 변수 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않는다

가비지 컬렉터는 누군가가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않기 때문

일반적으로 말하는 클로저

자바스크립트의 모든 함수는 상위 스코프를 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저다. 하지만 일반적으로 모든 함수를 클로저라고 하지는 않는다.


fucntion foo() {
  const x = 1;
  const y = 2;
  
  //클로저
  //중첩 함수 bar는 외부 함수보다 더 오래 유지되며 상위 스코프의 식별자를 참조한다
  function bar() {
   console.log(x)
  }
  return bar;
}

const bar = foo();
bar();

➡️ 클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고, 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.

자유 변수란 클로저에 의해 참조 되는 상위 스코프의 변수를 말한다.

클로저는 상위 스코프를 기억해야하므로 불필요한 메모리의 점유를 걱정 할 수 있겠지만, 모던 자바스크립트 엔진은 클로저가 참조하고 있지 않는 식별자는 기억하지 않는다.

클로저의 활용

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다. 즉 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다

bad 예시

// 카운트 상태 변수
let num = 0;

// 카운트 상태 변경 함수
const increase = function () {
  // 카운트 상태를 1 만큼 증가 시킨다.
  return ++num;
};

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

위 코드는 잘 작동하지만 카운트 상태가 전역 변수를 통해 관리되고 있기 때문에 언제든지 누구나 접근 변경이 가능하다 > 오류 유발 가능

good 예시

// 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 전달받은 보조 함수에 상태 변경을 위임한다.
    counter = aux(counter);
    return counter;
  }
}());

//보조함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

//보조함수
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

이처럼 클로저는 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하여 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.

캡슐화와 정보 은닉

캡슐화는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작 할 수 있는 동작인 메서드를 하나도 묶는 것을 말한다

캡슐화는 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉 이라고 함

자바스크립트는 public, private, protected 같은 접근 제한자를 제공하지 않는다. 따라서 자바스크립트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 외부에 공개되어 있다. 즉, 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public 하다. ➡️ 접근 제한자를 클로저를 통해 `흉내낼 수 있다.

예시 1

function Person(name, age) {
  this.name = name; // public
  let _age = age; // private
  
  // 인스턴스 메서드
  this.sayHi = function () {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
  };
}

const me = new Person('Lee', 20);
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee. I am 20.
console.log(me.name); // Lee
console.log(me._age); // undefined

const you = new Person('Kim', 30);
you.sayHi(); // Hi! My name is Kim. I am 30.
console.log(me.name); // Kim
console.log(me._age); // undefined

위의 코드에서 name 프로퍼티는 외부로 공개되어 있어서 자유롭게 참조하거나 변경할 수 있다. 즉, name 프로퍼티는 public 하다. 하지만 _age 변수는 Person 생성자 함수의 지역 변수이므로 Person 생성자 함수 외부에서 참조하거나 변경할 수 없다. 즉, _age 변수는 private 하다.

sayHi 메서드는 인스턴스 메서드이므로 Person 객체가 생성될 때마다 중복 생성된다. 중복 생성을 방지하기 위해 sayHi 메서드를 프로토타입 메서드로 변경하면 코드는 다음과 같다.

sayHi 메서드 중복 생성 방지

function Person(name, age) {
  this.name = name; // public
  let _age = age; // private
 }
 
 // 프로토타입 메서드
 Person.prototype.sayHi = function () {
   // Person 생성자 함수의 지역 변수 _age를 참조할 수 없다.
   console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}`);
   
 };
 
const me = new Person('Lee', 20);
me.sayHi(); // Uncaught ReferenceError: _age is not defined at Person.sayHi
console.log(me.name); // Lee
console.log(me._age); // undefined

하지만 이 경우 Person.prototype.sayHi 메서드 내에서 Person 생성자 함수의 지역 변수 _age를 참조할 수 없는 문제가 발생된다.

따라서 아래의 코드와 같이 즉시 실행 함수를 사용하여 Person 생성자 함수와 Person.prototype.sayHi 메서드를 하나의 함수내에 모아야 한다.

지역 변수 _age 참조 문제 해결

const Person = (function(){
  let _age = 0; // private
  
  // 생성자 함수
  function Person(name, age){
    this.name = name; // public
    _age = age;
  }
  
  // 프로토타입 메서드
  Person.prototype.sayHi = function(){
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
  };
  
  // 생성자 함수를 반환
  return Person;  
}());

const me = new Person('Lee', 20);
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee. I am 20.
console.log(me.name); // Lee
console.log(me._age); // undefined

const you = new Person('Kim', 30);
you.sayHi(); // Hi! My name is Kim. I am 30.
console.log(you.name); // Kim
console.log(you._age); // undefined

그치만 이 역시도 Person 생성자 함수가 여러 개의 인스턴스를 생성할 경우 다음과 같이 변수의 상태가 유지되지 않는 문제가 발생된다.

const me = new Person('Lee', 20);
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee, I am 20.

const you = new Person('Kim', 30);
you.sayHi(); // Hi! My name is Kim, I am 30.

// _age 변수 값이 변경된다!
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee, I am 30.

이처럼 자바스크립트는 정보 은닉을 흉내낼 수는 있지만 완전하게 지원하지 않는다.

자주 발생하는 실수

변수 참조 문제

var funcs = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  funcs[i] = function () { return i; }; // ⓐ
}

for (var j = 0; j < funcs.length; j++) {
  console.log(funcs[j]()); // ⓑ
}

➡️ func 배열의 요소로 추가된 3개의 함수가 0,1,2 를 반환할 것으로 예상하지만 결과는 모두 3을 반환한다.

전역 변수는 0, 1, 2 가 순차적으로 할당된다. 따라서 funcs 배열의 요소로 추가한 함수를 호출하면 전역 변수 i를 참조하여 i의 값 3이 출력

var 키워드로 생성된 변수가 함수 레벨 스코프를 갖기 때문임

바르게 동작하는 코드

var funcs = [];

for (var i = 0; i < 3; i++){
  funcs[i] = (function (id) { // ⓐ
    return function () {
      return id;
    };
  }(i));
}

for (var j = 0; j < funcs.length; j++) {
  console.log(funcs[j]());
}

이때 즉시 실행 함수의 매개 변수 id는 즉시 실행 함수가 반환한 중첩 함수의 상위 스코프에 존재한다. 즉시 실행 함수가 반환환 중첩 함수는 자신의 상위 스코프를 기억하는 클로저이고, 매개변수 id는 즉시 실행 함수가 반환한 중첩 함수에 묶여있는 자유 변수가 되어 그 값이 유지된다.

let 사용

const funcs = [];

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  funcs[i] = function () { return i; };
}

for (let i = 0; i < funcs.length; i++) {
  console.log(funcs[i]()); // 0 1 2
}

이는 let이나 const 키워드를 사용하는 반복문은 코드 블록을 반복 실행할 때마다 새로운 렉시컬 환경을 생성하여 저장하기에 가능하다.

끝 !

10tacion

늦게 자고 일찍 일어나기

이전 포스트

[Javascript] 생성자 함수에 의한 객체 생성

다음 포스트

[Javascript] 클로저

Javascript

Javascript 클로저

클로저란?

렉시컬 스코프

함수 객체의 내부 슬롯 `[[Environment]]`

클로저와 렉시컬 환경

외부 함수의 소멸과 중첩 함수의 참조

일반적으로 말하는 클로저

클로저의 활용

bad 예시

good 예시

캡슐화와 정보 은닉

예시 1

sayHi 메서드 중복 생성 방지

지역 변수 _age 참조 문제 해결

자주 발생하는 실수

변수 참조 문제

바르게 동작하는 코드

let 사용

끝 !

[Javascript] 생성자 함수에 의한 객체 생성

[Javascript] 이터러블

0개의 댓글

[Javascript] 클로저

Javascript

Javascript 클로저

클로저란?

렉시컬 스코프

함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

클로저와 렉시컬 환경

외부 함수의 소멸과 중첩 함수의 참조

일반적으로 말하는 클로저

클로저의 활용

bad 예시

good 예시

캡슐화와 정보 은닉

예시 1

sayHi 메서드 중복 생성 방지

지역 변수 _age 참조 문제 해결

자주 발생하는 실수

변수 참조 문제

바르게 동작하는 코드

let 사용

끝 !

[Javascript] 생성자 함수에 의한 객체 생성

[Javascript] 이터러블

0개의 댓글

함수 객체의 내부 슬롯 `[[Environment]]`