[모던자바스크립트] 19장 - 프로토타입

객체지향 프로그래밍

객체지향 프로그래밍은 프로그램을 명령어 또는 함수의 목록으로 보는 전통적인 명령형 프로그래밍의 절차지향적 관점에서 벗어나 여러 개의 독립적 단위, 즉 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 말한다. 여기서 객체는 속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 말한다.

상속과 프로토타입

✔ 상속
어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다. 자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다.

// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
}

// Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스가 이 메서드를 사용할 수 있도록
// 프로토타입에서 관리한다.
// 프로토타입은 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩 되어있다.

Circle.prototype.getArea = function () {
  return Math.PI * this.radius ** 2;
};
// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);
// 모든 인스턴스는 하나의 getArea 메서드를 공유한다
console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // true

console.log(circle1.getArea()); // 3.14~
console.log(circle2.getArea()); // 12.56~

✔ Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 자신의 프로토타입, 즉 상위 객체 역할을 하는 Circle.prototype의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다.

프로토타입 객체

모든 객체는 [[Prototype]] 이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다. [[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정된다. 즉, 객체가 생성될 때 객체 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고 [[Prototype]]에 저장된다.

✔ 모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖는다.
✔ 객체와 프로토타입과 생성자 함수는 서로 연결되어 있다.

__proto__ 접근자 프로퍼티

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

❗ [[Prototype]] 내부 슬롯에는 직접 접근할 수 없다. 대신, __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다.

❗ 내부 슬롯은 프로퍼티가 아니다.

✔ 접근자 프로퍼티로 프로토타입에 접근을 하게 되면 프로퍼티의 getter함수인 [[Get]]이 호출되고, 새로운 프로토타입을 할당하면 setter 함수인 [[Set]]이 호출된다.

const obj = {};
const parent = { x: 1 };
obj.__proto__; // getter 함수인 get __proto__ 가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 취득
obj.__proto__ = parent; // setter 함수인 set __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 교체

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

❗ __proto__ 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티다.

❓ 왜 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근해야 할까?
👉 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다. 프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되어야 한다. 순환 참조하는 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 프로토타입 체인에서 프로퍼티를 검색할 때 무한 루프에 빠진다.

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

child.__proto__ = parent;
parent.__proto__ = child; // ❌ TypeError: Cyclic __proto__ value

❗ __proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다. 모든 객체가 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있는 것은 아니기 때문이다.
👉 __proto__ 대신 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하여 프로토타입의 참조를 취득하고 Object.setPrototypeOf 메서드를 사용해서 프로토타입을 교체하는 것을 권장한다.

✔ 함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

❗ 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, 즉 non-constructor인 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 생성하지도 않는다.

구분	소유	값	사용 주체	사용 목적
__proto__ 접근자 프로퍼티	모든 객체	프로토타입의 참조	모든 객체	객체가 자신의 프로토타입에 접근 또는 교체하기 위해 사용
prototype 프로퍼티	constructor	프로토타입의 참조	생성자 함수	생성자 함수가 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 할당하기 위해 사용

모든 객체가 가지고 있는 __proto__ 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.

✔ 모든 프로토타입은 constructor 프로퍼티를 갖는데, 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

❗ 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 경우 프로토타입의 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 단정할 수는 없다.

리터럴 표기법	생성자 함수	프로토타입
객체 리터럴	Object	Object.prototytpe
함수 리터럴	Function	Function.prototype
배열 리터럴	Array	Array.prototype
정규 표현식 리터럴	RegExp	RegExp.prototype

프로토타입의 생성 시점

프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다. 생성자 함수는 사용자가 직접 정의한 사용자 정의 생성자 함수와 자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 생성자 함수로 구분할 수 있다.

사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.

❗ 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, 즉 non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다. ex) 화살표 함수

✔ 빌트인 생성자 함수가 아닌 사용자 정의 생성자 함수는 자신이 평가되어 함수 객체로 생성되는 시점에 프로토타입도 더불어 생성되며, 생성된 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

모든 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다. 생성된 프로토타입은 빌트인 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

객체의 생성 방법 : 객체 리터럴, Object 생성자 함수, 생성자 함수, Object.create 메서드, 클래스(ES6)

✔ 공통점 : 추상 연산 OrdinaryObjectCreate 에 의해 생성된다.

프로토타입은 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 인수에 의해 결정된다. 이 인수는 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

객체 리터럴에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다. 객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object.prototype을 상속받는다.

const obj = { x: 1 };

console.log(obj.constructor === Object); // true
console.log(obj.hasOwnProperty('x')); // true

Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

Object 생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다. Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체는 Object.prototype을 상속받는다.

const obj = new Object();
obj.x = 1;

console.log(obj.constructor === Object); // true
console.log(obj.hasOwnProperty('x')); // true

❓ 객체 리터럴과 Object 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식의 차이는?

👉 프로퍼티를 추가하는 방식이 다르다. 객체 리터럴 방식은 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만 Object 생성자 함수 방식은 일단 빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가해야 한다.

생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.

프로토타입 체인

자바스크립트는 객체의 프로퍼티(메서드 포함)에 접근하려고 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다. 이를 프로토타입 체인이라 한다. 프로토타입 체인은 자바스크립트가 객체지향 프로그래밍의 상속을 구현하는 메커니즘이다.

✔ 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

✔ 프로토타입 체인의 최상위에 위치하는 객체는 언제나 Object.prototype이다. 따라서 모든 객체는 Object.prototype을 상속받는다. Object.prototype을 프로토타입 체인의 종점이라 한다. Object.prototype의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값은 null 이다.

❓ 프로토타입 체인 vs 스코프 체인
👉 프로토타입 체인 : 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘
     스코프 체인 : 식별자 검색을 위한 메커니즘

스코프 체인과 프로토타입 체인은 서로 연관없이 별도로 동작하는 것이 아니라 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 검색하는 데 사용된다.

오버라이딩과 프로퍼티 섀도잉

• 오버라이딩
  상위 클래스가 가지고 있는 메서드를 하위 클래스가 재정의하여 사용하는 방식
• 오버로딩
  함수의 이름은 동일하지만 매개변수의 타입 또는 개수가 다른 메서드를 구현하고 매개변수에 의해 메서드를 구별하여 호출하는 방식이다. 자바스크립트는 오버로딩을 지원하지 않지만 arguments 객체를 사용하여 구현할 수는 있다.
• 프로퍼티 섀됴잉
  상속 관계에 의해 프로퍼티가 가려지는 현상

❗ 하위 객체를 통해 프로토타입의 프로퍼티를 변경 또는 삭제하는 것은 불가능하다. 다시 말해 하위 객체를 통해 프로토타입에 get 액세스는 허용되나 set 액세스는 허용되지 않는다.

// 프로토타입 메서드 변경
Person.prototype.sayHello = function () {
  console.log(`Hi ${this.name}`);
};
me.sayHello(); // Hi Lee
// 프로토타입 메서드 삭제
delete Person.prototype.sayHello;
me.sayHello(); // ❌ TypeError: me.sayHello is not a function

프로토타입의 교체

프로토타입은 임의의 다른 객체로 변경할 수 있다. 이것은 부모 객체인 프로토타입을 동적으로 변경할 수 있다는 것을 의미한다. 프로토타입은 생성자 함수 또는 인스턴스에 의해 교체할 수 있다.

생성자 함수에 의한 프로토타입의 교체

프로토타입으로 교체한 객체 리터럴에는 constructor 프로퍼티가 없다. 프로토타입을 교체하면 constructor 프로퍼티와 생성자 함수 간의 연결이 파괴된다.

// Person이라는 생성자 함수가 있다고 가정.

Person.prototype = {
  sayHello() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
};

const me = new Person('Lee');

console.log(me.constructor === Object); // true

인스턴스에 의한 프로토타입의 교체

인스턴스의 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체할 수 있다.__proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체하는 것은 이미 생성된 객체의 프로토타입을 교체하는 것이다.

function Person(name) {
  this.name = name;
}
const me = new Person('Cho');
const parent = {
  sayHello() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
};
// me 객체의 프로토타입을 parent로 교체한다.
Object.setPrototypeOf(me, parent);
// 위 코드는 아래의 코드와 동일하게 동작한다.
me.__proto__ = parent;

❓ 생성자 함수에 의한 프로토타입 교체와 인스턴스에 의한 프로토타입 교체의 차이점은?
👉 생성자 함수 : Person 생성자 함수의 prototype 프로퍼티가 교체된 프로토타입을 가리킨다.
    인스턴스 : Person 생성자 함수의 prototype 프로퍼티가 교체된 프로토타입을 가리키지 않는다.

instanceof 연산자

객체 instanceof 생성자 함수

우변의 생성자 함수의 prototype에 바인딩된 객체가 좌변의 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하면 true로 평가되고, 그렇지 않은 경우에는 false로평가된다.

function Person(name) {
  this.name = name;
}
const me = new Person('Cho');
// Person.prototype과 Object.prototype이 me 객체의 프로토타입 체인 상에 존재
console.log(me instanceof Person); // true
console.log(me instanceof Object); // true

instanceof 연산자는 프로토타입의 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수를 찾는 것이 아니라 생성자 함수의 prototype에 바인딩된 객체가 프로토타입 체인 상에 존재하는지 확인한다.

직접 상속

Object.create에 의한 직접 상속

Object.create 메서드도 다른 객체 생성 방식과 마찬가지로 추상 연산 OrdinaryobjectCreate를 호출한다.
첫 번째 매개변수 : 생성할 객체의 프로토타입으로 지정할 객체를 전달
두 번째 매개변수 : 생성할 객체의 프로퍼티 키와 프로퍼티 디스크립터 객체로 이뤄진 객체 전달 (옵션이므로 생략가능)

/**
* 지정된 프로토타입 및 프로퍼티를 갖는 새로운 객체를 생성하여 반환한다.
* @param {Object} prototype - 생성할 객체의 프로토타입으로 지정할 객체
* @param {Object} [propertiesObject] - 생성할 객체의 프로퍼티를 갖는 객체
* @returns {Object} 지정된 프로토타입 및 프로퍼티를 갖는 새로운 객체
*/
Object.create(prototype[, propertiesObject])

Object.creat 메서드의 장점

• new 연산자가 없이도 객체를 생성할 수 있다.
• 프로토타입을 지정하면서 객체를 생성할 수 있다.
• 객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속받을 수 있다.

객체 리터럴 내부에서 __proto__에 의한 직접 상속

ES6 에서는 객체 리터럴 내부에서 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용하여 직접 상속을 구현할 수 있다.

정적 프로퍼티 / 메서드

정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수로 인스터를 생성하지 않아도 참조/호출할 수 있는 프로퍼티/메서드를 말한다.

function Person(name) {
  this.name = name;
}
Person.staticProp = 'static prop'; // 정적 프로퍼티
Person.staticMethod = function () { // 정적 메서드
  console.log('staticMethod');
};

❗ 정적 프로퍼티/메서드는 인스턴스의 프로토타입 체인에 속한 객체의 프로퍼티/메서드가 아니므로 인스턴스로 접근할 수 없다.

프로퍼티 존재 확인

in 연산자

in 연산자는 객체 내에 특정 프로퍼티가 존재하는지 여부를 확인한다.

const person = {
  name: 'Lee',
  address: 'Seoul',
};
console.log('name' in person); // true
console.log('age' in person); // false
console.log('toString' in person); // true
✨ ES6 문법
console.log(Reflect.has(person, 'name')); // true

❗ in 연산자는 확인 대상 객체의 프로퍼티뿐만 아니라 확인 대상 객체가 상속받은 모든 프로토타입의 프로퍼티를 확인하므로 주의가 필요하다.

Object.prototype.hasOwnProperty 메서드

객체에 특정 프로퍼티가 존재하는지 확인할 수 있다. 인수로 전달받은 프로퍼티 키가 객체 고유의 프로퍼티 키인 경우에만 true를 반환하고 상속받은 프로토타입의 프로퍼티 키인 경우 false를 반환한다.

const person = { name: 'Lee' };
console.log(person.hasOwnProperty('name')); // true
console.log(person.hasOwnProperty('toString..')); // false

프로퍼티 열거

for...in 문

객체의 모든 프로퍼티를 순회하며 열거하려면 for...in문을 사용한다.

const person = {
  name: 'Lee',
  address: 'Seoul',
};
for(const key in person) {
  console.log(key + ': ' + person[key]);
}
// name: Lee
// address: Seoul

❗ for...in 문은 in 연산자처럼 순회 대상 객체의 프로퍼티뿐만 아니라 상속받은 프로토타입의 프로퍼티까지 열거한다. 하지만 상속받은 프로토타입의 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumeralbe]]의 값이 false이면 열거하지 않는다.

❗ for...in문은 프로퍼티 키가 심벌인 프로퍼티는 열거하지 않는다

❓ 객체 자신의 프로퍼티만 열거하려면 어떤 메서드를 사용해야하나?
👉 Object.prototype.hasOwnProperty 메서드를 사용하여 객체 자신의 프로퍼티인지 확인할 수 있다.

Object.keys/values/entries 메서드

• Object.keys 메서드
  객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키를 배열로 반환한다.

const person = {
  name: 'Lee',
  address: 'Seoul',
  \__proto\__: { age: 20 }
};
console.log(Object.keys(person)); // ["name", "address"]

• Object.values 메서드 (ES8)
  객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 값을 배열로 반환한다.

console.log(Object.values(person)); // ["Lee", "Seoul"]

• Object.entries 메서드 (ES8)
  객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키와 값의 쌍의 배열을 배열에 담아 반환한다.

console.log(Object.entries(person));
// [["name", "Lee"], ["address", "Seoul"]]