[모던 자바스크립트] 24장 클로저

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[모던 자바스크립트] 24장 클로저

하나둘세현 2024. 2. 21. 02:48

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클로저(closure)

함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조함(출처: MDN)

const x = 1;

function outerFunc() {
  const x = 10;

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

  innerFunc();
}

outerFunc();

outerFunc 함수 내부에서 중첩 함수 innerFunc가 정의되고 호출되고 있다.

중첩 함수 innerFunc의 상위 스코프는 외부 함수 outerFunc의 스코프다.

=> 중첩 함수 innerFunc 내부에서 자신을 포함하고 있는 외부 함수 outerFunc의 x변수에 접근 가능

innerFunc 함수가 outerFunc 함수의 내부에서 정의된 중첩 함수가 아니면 outerFunc 함수의 변수에 접근 불가

렉시컬 스코프

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정

=> 렉시컬 스코프(정적 스코프)

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;
  bar();
}

function bar() {
  console.log(x);
}

foo(); // 1
bar(); // 1

(그래서 bar()가 10이 아닌 1인 이유이다.)

함수의 상위 스코프는 함수를 정의한 위치에 의해 정적으로 결정되고 변하지 않는다.

함수의 상위 스코프를 결정한다.

= 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값을 결정한다 (← 상위 렉시컬 환경에 대한 참조)

렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 저장할 참조값

상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경(위치)에 결정된다. => 렉시컬 스코프

함수 객체의 내부슬롯 [[Enviornment]]

함수가 정의된 환경(위치)과 호출되는 환경(위치)은 다를 수 있다.

렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 호출되는 환경과는 상관없이 자신이 정의된 환경,

상위 스코프(함수 정의가 위치하는 스코프가 바로 상위 스코프)를 기억해야 한다.

이를 위해 함수는 자신의 내부 슬롯 [[Enviornment]] 에 자신이 정의된 환경, 상위 스코프의 참조를 저장해야한다.

자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 저장될 참조값

함수 객체는 내부 슬롯[[Enviornment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;
  // 상위 스코프는 함수 정의 환경(위치)에 결정된다.
  // 함수 호출 위치와 상위 스코프는 아무런 관계 없다.
  bar();
}

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

foo(); //1
bar(); //1

클로저와 렉시컬 환경

const x = 1;

// ①
function outer() {
  const x = 10;
  const inner = function () {
    console.log(x);
  }; //②
  return inner;
}

// outer 함수를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환
// 그리고 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거
const innerFunc = outer(); // ③
innerFunc(); // ④ 10

outer 함수를 호출(③)하면 outer 함수는 중첩 함수 inner를 반환하고 생명 주기를 마감한다.

outer 함수의 실행이 종료되면 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거된다.

outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸되는 것은 아니다.

outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수의 [[Environment]] 내부 슬롯에 의해 참조되고 있고

inner 함수는 전역 변수 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로 가비지 컬렉션의 대상이 되지 안힉 때문이다.

(가비지 컬렉터는 누군가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제x)

"그 함수가 선언된 렉시컬 환경"이란

함수가 정의한 위치의 스코프,

즉 상위 스코프를 의미하는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 말한다.

자바스크립트의 모든 함수는 자신의 상위 스코프를 기억한다.

모든 함수가 기억하는 상위 스코프는 함수를 어디서 호출하든 상관없이 유지된다.

중첩 함수 inner는 외부 함수 outer보다 더 오래 생존했다. 외부 함수보다 더 오래 생존한 중첩 함수는 외부 함수의 생존 여부(실행 컨텍스트의 생존 여부)와 상관 없이 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 기억한다.

=> 중첩 함수 inner의 내부에서는 상위 스코프를 참조할 수 있으므로 사우이 스코프의 식별자를 참조할 수 있고 식별자의 값을 변경할 수 있다

<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
  <script>
    function foo() {
      const x = 1;
      const y = 2;

      // 클로저
      // 중첩 함수 bar는 외부 함수보다 더 오래 유지되며 상위 스코프의 식별자를 참조한다.
      function bar() {
        debugger;
        console.log(x);
      }
      return bar;
    }

    const bar = foo();
    bar();
  </script>
</body>
</html>

외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조 가능

이러한 중첩 함수를 클로저라고 한다.

클로저는

중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고

중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.

자유 변수

클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수(위 예제의 경우 foo 함수의 x 변수)

(클로저는 자유 변수에 묶여있는 함수라고 할 수 있다.)

상위 스코프의 식별자 중에서 기억해야 할 식별자만 기억한다.

기억해야 할 식별자를 기억하는 것을 불필요한 메모리 낭비라고 볼 수 없다.

클로저의 활용

상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용 [(상태가 의도치 않게 변경되지 않도록) 상태를 안전하게 은닉하고]
특정함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용

// 카운트 상태 변수
let num = 0;

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

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

// 위의 코드는 오류 발생 가능성이 있어 좋은 코드는 아니다.
// 바르게 동작하려면 다음의 조건이 필요하다.
// 1. 카운트 상태(num 변수의 값)는 increase 함수가 호출되기 전까지 변경되지 않고 유지되어야 한다.
// 2. 이를 위해 카운트 상태(num 변수의 값)는 increase 함수만이 변경할 수 있어야 한다.

카운트 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해서 increase 함수만이 num 변수를 참조하고 변경할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해 전역 변수 num을 increase 함수의 지역 변수로 바꾸어 의도치 않은 상태 변경을 방지해보겠다.

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

  // 카운트 상태를 1만큼 증가시킨다.
  return ++num;
};

// 이전의 상태를 유지하지 못한다.
console.log(increase()); // 1
console.log(increase()); // 1
console.log(increase()); //1

카운트 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위한 전역 변수 num을 increase 함수의 지역 변수로 변경하여 의도치 않은 상태 변경을 방지했다.

num 변수의 상태는 increase 함수만이 변경 가능

위의 코드에서는 increase 함수가 호출될 때마다 0으로 초기화 되어 출력결과가 언제나 1임으로 상태가 변경되어 이전의 상태를 유지하지 못한다.

이전의 상태를 유지하려면 클로저를 사용한다.

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

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

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

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

const counter = (function () {
  // 카운트 상태 변수
  let num = 0;

  // 클로저인 메서드를 갖는 객체를 반환한다.
  // 객체 리터럴은 스코프를 만들지 않는다.
  // 따라서 아래 메서드들의 상위 스코프는 즉시 실행 함수의 렉시컬 환경이다.
  return {
    // num: 0, // 프로퍼티는 public하므로 은닉되지 않는다.
    increase() {
      return ++num;
    },
    decrease() {
      return num > 0 ? --num : 0;
    },
  };
})();

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

console.log(counter.decrease()); // 1
console.log(counter.decrease()); // 0

위 예제에서 즉시 실행 함수가 반환하는 객체 리터럴은 즉시 실행 함수의 실행 단계에서 평가되어 객체가 된다.

객체의 메서드도 함수 객체로 생성된다.

객체 리터럴의 중괄호는 코드 블록이 아니므로 별도의 스코프를 생성하지 않는다.

increase, decrease 메서드가 언제 어디서 호출되든 상관없이 increase, decrease 함수는 즉시 실행 함수의 스코프의 식별자를 참조 가능

const Counter = (function () {
  // ① 카운트 상태 변수
  let num = 0;

  function Counter() {
    // this.num = 0; // ② 프로퍼티는 public하므로 은닉되지 않는다.
  }

  Counter.prototype.increase = function () {
    return ++num;
  };

  Counter.prototype.decrease = function () {
    return num > 0 ? --num : 0;
  };

  return Counter;
}());

const counter = new Counter();

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

console.log(counter.decrease()); // 1
console.log(counter.decrease()); // 0

외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고

프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극적으로 사용된다.

캡슐화와 정보 은닉

캡슐화

객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조잘할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라 한다.

정보 은닉

외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 외부에 공개되지 않도록 감추어 적절치 못한 접근으로 부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지
객체 간의 상호 의존성 → 결합도를 낮추는 효과

자바스크립트는 public, private, protected 같은 접근 제한자를 제공하지 않음으로

자바스크랩트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 외부에 공개되어 있다.

=> 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public

function Person(name, age) {
  this.name = name; // public -> 외부에 노출되는 값이어서 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(you.name); // Kim
console.log(you._age); // undefined

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