모던 자바스크립트 Deep Dive (19장 ~ 21장)

🔰프로토타입

자바스크립트는 명령형, 함수형, 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어다.

자바스크립트는 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어보다 효율적이며 더 강력한 객체지향 프로그래밍 능력을 지니고 있는 프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 언어다.

자바스크립트는 객체 기반의 프로그래밍 언어이며, 자바스크립트를 이루고 있는 거의 모든 것이 객체다.

객체지향 프로그래밍

프로그램을 명령어 또는 함수의 목록으로 보는 전통적인 명령형 프로그래밍(imperative programming)의 절차지향적 관점에서 벗어나 여러 개의 독립적 단위, 즉 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 말한다.

실세계의 실체를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작했다. 실체는 속성(attribute, property)를 갖고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별한다.

다양한 속성 중에서 프로그램에 필요한 속성만 간추려 내어 표현하는 것을 추상화(abstraction)라 한다.

객체는 상태 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조다. 상태 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라 부른다.

각 개체는 고유의 기능을 갖는 독립적인 부품으로 볼 수 있지만, 자신의 고유한 기능을 수행하면서 다른 객체와 메시지를 주고받거나 데이터를 처리하는 등의 관계를 가질 수 있다. 또는 다른 객체의 상태 데이터나 동작을 상속받아 사용하기도 한다.

상속과 프로토타입

상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념으로, 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 물려받아 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다.

자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 기존의 코드를 재사용해 불필요한 중복을 제거한다. 

 모든 인스턴스가 동일한 내용의 속성을 중복 소유하는 것은 메모리를 불필요하게 낭비한다. 따라서 단 하나만 생성하여 모든 인스턴스가 공유해서 사용하는 것이 바람직하다.

생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 생성자 함수의 프로토타입 객체의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다.

프로토타입 객체

프로토타입 객체는 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다. 프로토타입은 어떤 객체의 상위 객체 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 속성을 제공한다. 프로토타입을 상속받은 하위 객체는 프로토타입 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

모든 객체는 [[Prototype]] 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다(null인 경우도 있다.). [[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖는다. 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있다.

[[Prototype]] 내부 슬롯에는 직접 접근할 수 없지만, __proto__ 접근자 프로퍼티로 자신의 프로토타입([[Prototype]] 내부 슬롯이 가리키는 프로토타입)에 간접 접근할 수 있다. __proto__ 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라, Object.prototype의 프로퍼티다. 따라서 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

__proto__ 접근자 프로퍼티로 간접 접근하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다. 아무런 확인 없이 프로토타입을 교체할 수 없도록 __proto__ 접근자 프로퍼티로 제한한다.

__proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다. 대신 Object 정적 메서드인 getPrototypeOf 등을 사용하자.

프로토타입은 constructor 프로퍼티로 생성자 함수에 접근할 수 있고, 생성자 함수는 prototype 프로퍼티로 프로토타입에 접근할 수 있다.

constructor 함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다. non-constructor인 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며, 프로토타입도 생성하지 않는다.

__proto__ 접근자 프로퍼티	prototype 프로퍼티
모든 객체가 소유하고 사용할 수 있다. 생성자 함수의 프로토타입 객체를 참조한다. 객체가 자신의 프로토타입에 간접 접근하기 위해 사용한다.	constructor만이 소유하고 생성자 함수가 사용할 수 있다. 생성자 함수의 프로토타입 객체를 참조한다. 생성자 함수가 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 할당하기 위해 사용한다.

모든 프로토타입 객체는 constructor 프로퍼티를 갖는다. 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다. 이 연결은 생성자 함수가 생성될 때 이뤄진다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 프로토타입이 존재하지만, constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 단정할 수 없다.

ECMAScript 사양에 따르면, 객체 리터럴이 평가될 때 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하고 프로퍼티를 추가하도록 정의되어 있다. Object 생성자 함수 호출과 객체 리터럴의 평가는 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하는 점에서는 동일하나, new.target의 확인이나 프로퍼티를 추가하는 처리 등 세부 내용은 다르다.

객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object 생성자 함수가 생성한 객체가 아니다. 함수 객체의 경우 차이가 더 명확해진다. Function 생성자 함수를 호출하여 생성한 함수는 렉시컬 스코프를 만들지 않고 전역 함수인 것처럼 스코프를 생성하며 클로저도 만들지 않는다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위해 프로토타입이 필요하므로 가상적인 생성자 함수를 갖는다. 프로토타입은 생성자 함수와 더불어 생성되고 prototype, constructor 프로퍼티에 의해 연결되어 있기 때문이다. 

프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

프로토타입의 생성 시점

프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다. 즉, 언제나 쌍으로 존재한다.

사용자 정의 생성자 함수의 경우, 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다. non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다. 생성된 프로토타입 객체도 객체이므로, 프로토타입을 가진다. 이 프로토타입은 항상 Object.prototype이다.

Object, String, Number, Function, Array, RegExp, Date, Promise 등과 같은 빌트인 생성자 함수도 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다. 즉, 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다.

🍎 전역 객체
전역 객체(global object)는 코드가 실행되기 이전 단계에 자바스크립트 엔진에 의해 생성되는 특수한 객체다.
표준 빌트인 객체, 환경에 따른 호스트 객체(Web API 또는 호스트 API), var 키워드로 선언한 전역 변수, 전역 함수를 프로퍼티로 갖는다.

이처럼 객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화되어 존재한다. 이후 객체(인스턴스)를 생성하면 프로토타입은 생성된 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당됨으로써 상속된다.

객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

프로토타입은 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object.prototype을 프로토타입으로 갖게 된다.

Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다. 다만 객체 리터럴과 프로퍼티를 추가하는 방식에서 차이가 있다. 객체 리터럴은 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만, Object 생성자 함수는 일단 빈 객체를 생성하고 이후 프로퍼티를 추가한다.

new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출한 인스턴스의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.

프로토타입 체인

자바스크립트는 객체의 프로퍼티에 접근할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 프로토타입 객체의 프로퍼티를 순차적으로 검색하는데, 이를 프로토타입 체인이라 한다.

프로토타입 체인은 자바스크립트가 객체지향 프로그래밍의 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘이다.

🍎 프로토타입 체인과 스코프 체인
프로토타입은 프로퍼티 검색, 스코프 체인은 식별자 검색을 위한 메커니즘이다.
스코프 체인과 프로토타입 체인은 서로 별도로 동작하는 것이 아니라 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 검색하는 데 사용된다.

프로토타입 체인의 최상위에는 언제나 Object.prototype 객체가 존재한다. 이 객체를 end of prototype chain이라 부른다. Object.prototype 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값은 null이다.

프로퍼티를 검색할 수 없는 경우 에러가 발생하지 않고 undefined가 반환된다.

오버라이딩과 프로퍼티 섀도잉

인스턴스 프로퍼티에 프로토타입 프로퍼티와 같은 이름의 프로퍼티를 추가하면 프로토타입 프로퍼티를 덮어쓰는 것이 아니라 인스턴스 프로퍼티로 추가된다. 즉, 인스턴스 프로퍼티가 프로토타입 프로퍼티를 오버라이딩했고, 프로토타입 메서드는 가려진다.

🍎 오버라이딩과 오버로딩
오버라이딩(overriding)은 상위 클래스가 가지고 있는 메서드를 하위 클래스가 재정의하여 사용하는 방식이다.
오버로딩(overloading)은 함수의 이름은 동일하지만 매개변수의 타입 또는 개수가 다른 메서드를 구현하고 매개변수에 의해 메서드를 구별하여 호출하는 방식이다. 자바스크립트는 오버로딩을 지원하지 않는다.

상속 관계에 의해 프로퍼티가 가려지는 현상을 프로퍼티 섀도잉이라 한다.

하위 객체를 통해 프로토타입의 프로퍼티를 변경 또는 삭제하는 것은 불가능하다. 프로토타입 체인으로 접근하는 것이 아닌 프로토타입에 직접 접근해야 한다.

프로토타입의 교체

프로토타입은 임의로 다른 객체로 변경할 수 있다. 다만, 프로토타입 교체를 통해 객체 간의 상속 관계를 동적으로 변경하는 것은 번거롭다. 따라서 직접 교체하지 않는 것이 좋다.

상속 관계를 설정하려면 직접 상속 방식 또는  ES6 클래스를 사용하면 간편하고 직관적이다.

instanceof 연산자

좌변에 객체를 가리키는 식별자, 우변에 생성자 함수를 가리키는 식별자를 피연산자로 받는다. 우변의 피연산자가 함수가 아닌 경우 TypeError가 발생한다.

우변의 생성자 함수의 prototype에 바인딩된 객체가 좌변 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하면 true, 아니면 false로 평가된다.

직접 상속

Object.create 메서드로 명시적으로 프로토타입을 지정하여 새로운 객체를 생성할 수 있다. new 연산자가 없어도 되고, 프로토타입을 지정함과 동시에 객체를 생성할 수 있고, 객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속받을 수 있다는 장점이 있다.

Object.prototype의 빌트인 메서드를 객체가 직접 호출하는 것은 권장하지 않는다. Object.create 메서드를 통해 프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체를 생성할 수 있기 때문이다. 프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 사용할 수 없다. 따라서 같은 역할을 하는 정적 메서드를 사용하거나, Function.prototype.call 또는 apply를 사용하는 방법이 있다.

정적 프로퍼티/메서드

생성자 함수도 객체이므로 자신의 프로퍼티와 메서드를 소유할 수 있다. 생성자 함수 객체가 소유한 프로퍼티와 메서드를 정적 프로퍼티, 정적 메서드라 한다.

프로토타입 체인 상에 존재하지 않으므로 인스턴스로 참조 및 호출할 수 없다.

메서드 내에서 인스턴스를 참조할 필요가 없다면 정적 메서드로 변경하여도 동작한다. 정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

프로퍼티 존재 확인

in 연산자	Reflect.has	Object.prototype.hasOwnProperty
객체 내에 특정 프로퍼티가 존재하는지를 확인한다. 상속받은 모든 프로토타입 프로퍼티를 확인하므로 주의해야 한다.	ES6에 도입되었다. in 연산자와 동일하게 동작한다.	객체 고유의 프로퍼티 키인 경우에만 true를 반환한다. -> Object.hasOwn 권장!

프로퍼티 열거

for ... in 문	Object.keys/values/entries 메서드
객체의 프로토타입 체인 상에 존재한느 모든 프로토타입 프로퍼티 중에서 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 true인 프로퍼티를 순회하며 열거한다. 키가 심벌인 프로퍼티는 열거하지 않는다. 기본적으로 열거할 때 순서를 보장하지 않는다. 하지만 대부분 모던 브라우저는 순서를 보장하고, 숫자 키에 대해서는 정렬을 실시한다. 배열에는 for ... in 문을 사용하지 말고 일반적인 for 문이나 for ... of 문, Array.prototype.forEach 메서드를 사용하자.	객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키/값/키와 값의 쌍 배열을 배열로 반환한다.

🔰strict mode

strict mode란?

선언하지 않은 변수에 값을 할당하면 ReferenceError를 발생시킬 것 같지만, 자바스크립트 엔진은 암묵적으로 전역 객체에 해당 프로퍼티를 동적 생성한다. 이 때 해당 프로퍼티는 마치 전역 변수처럼 사용할 수 있다. 이 현상을 암묵적 전역(implicit global)이라 한다.

암묵적 전역은 오류를 발생시킬 수 있기 때문에 반드시 변수 선언 키워드 var, let, const를 사용하여 변수를 선언해야 한다.

잠재적인 오류를 발생시키기 어려운 개발 환경을 지원하기 위해 ES5부터 strict mode가 추가되었다. 기존 자바스크립트 문법을 엄격히 적용하여 오류를 발생시킬 가능성이 높거나 자바스크립트 엔진의 최적화 작업에 문제를 일으킬 수 있는 경우 명시적인 에러를 발생시킨다.

ESLint 같은 린트 도구를 사용해도 유사한 효과를 얻을 수 있다.

ES6에 도입된 클래스와 모듈은 기본적으로 strict mode다.

strict mode의 적용

전역의 선두 또는 함수 몸체의 선두에 'use strict';를 추가한다. 전역의 선두에 추가하면 스크립트 전체에 strict mode가 적용된다.

전역에 strict mode를 적용하는 것은 피하자

전역에 적용한 strict mode는 스크립트 단위로 적용된다. strict mode 스크립트와 non-strict mode 스크립트를 혼용하는 것은 오류를 발생시킬 수 있다.

함수 단위로 strict mode를 적용하는 것도 피하자

전역에 적용하는 것과 마찬가지로, 어떤 함수는 적용하고 어떤 함수는 적용하지 않는 것은 바람직하지 않으며 모든 함수에 strict mode를 적용하는 것은 번거롭다.

strict mode는 즉시 실행 함수로 감싼 스크립트 단위로 적용하는 것이 바람직하다.

strict mode가 발생시키는 에러

암묵적 전역	선언하지 않은 변수를 참조하면 ReferenceError가 발생한다.
변수, 함수, 매개변수의 삭제	delete 연산자로 변수, 함수, 매개변수를 삭제하면 SyntaxError가 발생한다.
매개변수 이름의 중복	중복된 매개변수 이름을 사용하면 SyntaxError가 발생한다.
with 문의 사용	with 문을 사용하면 SyntaxError가 발생한다. with 문은 전달된 객체를 스코프 체인에 추가한다. 객체 이름을 생략할 수 있어 코드가 간단해지는 효과가 있지만 성능과 가독성이 나빠진다.

strict mode 적용에 의한 변화

일반 함수의 this	함수를 일반 함수로 호출하면 this에 undefined가 바인딩된다. 생성자 함수가 아닌 경우 내부에서 this를 사용할 필요가 없기 때문이다.  에러는 발생하지 않는다.
arguments 객체	매개변수에 전달된 인수를 재할당하여 변경해도 arguments 객체에는 반영되지 않는다.

🔰빌트인 객체

자바스크립트 객체의 분류

표준 빌트인 객체, 호스트 객체, 사용자 정의 객체로 나뉜다.

표준 빌트인 객체	호스트 객체	사용자 정의 객체
ECMAScript 사양에 정의된 객체를 말한다. 애플리케이션 전역의 공통 기능을 제공한다. 자바스크립트 실행 환경과 상관없이 언제나 사용할 수 있다. 전역 객체의 프로퍼티로서 제공된다.	자바스크립트 실행 환경에서 추가로 제공하는 객체를 말한다. 브라우저 환경에서는 Web API를 제공하고, Node.js 환경에서는 Node.js 고유의 API를 제공한다.	기본 제공되는 객체가 아닌 사용자가 직접 정의한 객체를 말한다.

표준 빌트인 객체

40여 개의 표준 빌트인 객체가 있다.

Math, Reflect, JSON을 제외한 표준 빌트인 객체는 모두 생성자 함수 객체다.

원시값과 래퍼 객체

문자열, 숫자, 불리언 값은 객체가 아니지만 객체처럼 동작할 수 있다. 이를 가능하게 해주는 것이 래퍼 객체다.

문자열, 숫자, 불리언 값에 대해 객체처럼 접근하면 임시로 생성되는 객체를 래퍼 객체라 한다. 

예를 들어, 문자열에 마침표 표기법으로 접근하면 그 순간 래퍼 객체인 String 생성자 함수의 인스턴스가 생성되고 문자열은 래퍼 객체의 [[StringData]] 내부 슬롯에 할당된다. 이때 래퍼 객체는 String.prototype을 상속받아 사용할 수 있다.

래퍼 객체의 처리가 종료되면 래퍼 객체의 내부 슬롯에 할당된 원래의 원시값으로 되돌리고(식별자가 다시 원시값을 참조한다.), 더 이상 참조되지 않는 래퍼 객체는 가비지 컬렉션의 대상이 된다.

래퍼 객체가 있으므로 String, Number, Boolean 생성자 함수를 new 연산자와 함께 호출하여 인스턴스를 생성할 필요가 없고 권장하지 않는다.

문자열, 숫자, 불리언, 심벌 이외의 원시값인 null과 undefined는 래퍼 객체를 생성하지 않는다.

전역 객체

코드가 실행되기 이전 단계에 자바스크립트 엔진에 의해 가장 먼저 생성되는 특수한 객체이며, 어떤 객체에도 속하지 않은 최상위 객체다. 즉, 어떤 객체의 프로퍼티도 아니며 객체의 계층적 구조상 표준 빌트인 객체와 호스트 객체를 프로퍼티로 소유한다는 것을 말한다.

🍎 globalThis
ES11에 도입된 globalThis는 브라우저 환경과 Node.js 환경에서 전역 객체를 가리키던 다양한 식별자를 통일한 식별자다.

전역 객체는 개발자가 의도적으로 생성할 수 없고(생성자 함수가 제공되지 않는다.), 프로퍼티를 참조할 때 window(또는 global)를 생략할 수 있다.

표준 빌트인 객체, 호스트 객체, var 키워드로 선언한 전역 변수, 암묵적 전역 변수, 전역 함수는 전역 객체의 프로퍼티다.

let과 const로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 아니라, 전역 렉시컬 환경의 선언적 환경 레코드 내에 존재한다.

브라우저 환경의 모든 자바스크립트 코드는 하나의 전역 객체 window를 공유한다. 따라서 여러 개의 script 태그로 코드를 분리해도 하나의 전역을 공유한다.

빌트인 전역 프로퍼티에는 Infinity, NaN, undefined가 있다.

빌트인 전역 함수에는 eval, isFinite, isNaN, parseFloat, parseInt, encodeURI/decodeURI, encodeURIComponent/decodeURIComponent 가 있다.

eval	eval 함수는 자바스크립트 코드를 나타내는 문자열을 인수로 전달받아 런타임에 평가하여 표현식이면 값을 생성하고, 문이면 실행한다. 자신이 호출된 위치에 해당하는 기존의 스코프를 런타임에 동적으로 수정한다. 단, strict mode에서는 자체적인 스코프를 생성한다. eval 함수로 사용자 입력을 실행하는 것은 보안에 취약하고(XSS 공격 등), 최적화가 수행되지 않아 처리 속도가 느리다. 따라서 사용하지 말자.
isFinite, isNaN	숫자로 타입을 변환한 후 검사를 수행한다.
parseFloat, parseInt	각각 전달받은 문자열 인수를 실수, 정수로 해석하여 반환한다.  단순 형변환이 아니니 주의!
encodeURI/decodeURI	완전한 URI를 문자열로 전달받아 이스케이프 처리를 위해 인코딩한다./인코딩된 URI를 인수로 전달받아 이스케이프 처리 이전으로 디코딩한다. 이스케이프 처리는 아스키 문자 셋으로 변환하는 것을 말한다. URI 문법 형식 표준 RFC3986에 따르면 URL은 아스키 문자 셋으로만 구성되어야 하며, 그 외의 문잔느 URL에 포함될 수 없다. 따라서 이스케이프 처리를 통해 문제를 예방해야 한다.
encodeURIComponent/decodeURIComponent	URI 구성 요소를 인수로 전달받아 인코딩한다. 쿼리 스트링의 일부로 간주하므로 쿼리 스트링 구분자로 사용되는 =, ?, &까지 인코딩한다.

암묵적 전역으로 생긴 전역 객체 프로퍼티는 전역 변수처럼 동작하지만, 변수가 아니다. 따라서 변수 호이스팅이 발생하지 않는다. 또한 일반 변수와 다르게 delete 연산자로 삭제할 수 있다.