모던 자바스크립트 Deep Dive (22장 ~ 24장)

🔰this

this 키워드

객체의 동작을 나타내는 메서드는 자신이 속한 객체의 프로퍼티를 참조하고 변경할 수 있어야 한다. 이때 메서드가 자신이 속한 객체의 프로퍼티를 참조하려면 자신이 속한 객체를 가리키는 식별자를 참조할 수 있어야 한다.

메서드 자신이 속한 객체를 재귀적으로 참조할 수 있으나 일반적이지 않고 바람직하지 않다.

생성자 함수 내부에서도 생성할 인스턴스에 프로퍼티 또는 메서드를 추가하기 위해 자신이 생성할 인스턴스를 참조할 수 있어야 한다.

this는 자바스크립트가 제공하는 특별한 식별자로, 자신이 속한 객체 또는 자신이 생성할 인스턴스를 가리키는 자기 참조 변수(self-referencing variable)다. this를 통해 자신이 속한 객체 또는 자신이 생성할 인스턴스의 프로퍼티나 메서드를 참조할 수 있다.

this는 자바스크립트 엔진에 의해 암묵적으로 생성되며, 코드 어디서든 참조할 수 있다. 함수 내부에서 this를 지역 변수처럼 사용할 수 있다. 그러나 일반적으로 this는 객체의 메서드 내부 또는 생성자 함수 내부에서만 의미가 있다.

this가 가리키는 값, this 바인딩은 함수 호출 방식에 의해 동적으로 결정된다. 또한 strict mode도 영향을 준다.

함수 호출 방식과 this 바인딩

🍎 렉시컬 스코프와 this 바인딩 결정 시기
상위 스코프를 결정하는 방식인 렉시컬 스코프는 함수 정의가 평가되어 함수 객체가 생성되는 시점에 상위 스코프를 결정한다.
this 바인딩은 함수 호출 시점에 결정된다.

함수 호출 방식	설명
일반 함수 호출	일반 함수로 호출된 모든 함수(중첩 함수, 콜백 함수 포함)의 this에는 전역 객체가 바인딩된다. 객체를 생성하지 않는 일반 함수에서 this는 의미가 없다. 따라서 strict mode일 때는 undefined가 바인딩된다. 외부 함수인 메서드와 중첩 함수 또는 콜백 함수의 this가 일치하지 않는다는 것은 해당 함수들을 헬퍼 함수로 동작하기 어렵게 만든다. 따라서 this를 일치시키기 위해 화살표 함수를 사용하거나, apply/call/bind 메서드를 사용한다.
메서드 호출	메서드 내부의 this는 메서드를 호출한 객체에 바인딩된다.
생성자 함수 호출	생성자 함수 내부의 this에는 생성자 함수가 생성할 인스턴스가 바인딩된다.
Function.prototype.apply/call/bind 메서드에 의한 간접 호출	첫번째 인자를 전달해 this를 지정할 수 있다 apply와 call 메서드는 첫 번째 인자의 객체를 this에 바인딩하고 함수를 호출한다. apply 메서드는 호출할 함수의 인자들을 배열로, call 메서드는 쉼표로 구분하여 전달한다. bind 메서드는 함수를 호출하지 않고, 첫 번째 인자의 객체를 this에 바인딩한 함수를 새롭게 생성해 반환한다.

🔰실행 컨텍스트

자바스크립트 동작 원리를 담고 있다. 스코프, 호이스팅, 클로저, 비동기 처리 방식 등과 연관된다.

소스코드의 타입

ECMAScript에서 코드를 4가지 타입으로 구분한다. 이 네가지 소스코드는 실행 컨텍스트를 생성한다. 소스코드의 타입에 따라 실행 컨텍스트를 생성하는 과정과 관리 내용이 다르다.

소스코드 타입	설명
전역 코드	전역에 존재하는 소스코드를 말한다. 전역에 정의된 함수 및 클래스의 내부 코드는 포함되지 않는다. 전역 변수를 관리하기 위해 최상위 스코프인 전역 스코프를 생성해야 한다. var 키워드로 선언된 전역 변수와 함수 선언문으로 정의된 전역 함수를 전역 객체의 프로퍼티로 바인딩해야 한다.
함수 코드	함수 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 함수 내부에 중첩된 함수 및 클래스의 내부 코드는 포함되지 않는다. 지역 스코프를 생성하고 지역 변수, 매개변수, arguments 객체를 관리해야 한다. 지역 스코프를 스코프 체인의 일원으로 연결해야 한다.
eval 코드	eval 함수에 인자로 전달되어 실행되는 소스코드를 말한다. strict mode에서 자신만의 독자적이 ㄴ스코프를 생성한다.
모듈 코드	모듈 내부에 존재하는 소스코드를 말한다. 모듈 내부의 함수 및 클래스의 내부 코드는 포함되지 않는다. 모듈별로 독립적인 스코프를 생성한다.

소스코드의 평가와 실행

모든 소스코드는 평가와 실행 과정으로 나누어 처리된다.

소스코드 평가 과정	실행 컨텍스트를 생성한다. 변수, 함수 등의 선언문을 먼저 실행하여 생성된 변수 및 함수 식별자를 키로 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에 등록한다.
소스코드 실행 과정	런타임에 코드가 순차적으로 실행된다. 소스코드 실행에 필요한 정보(변수 및 함수 참조)를 실행 컨텍스트가 관리하는 스코프에서 검색해서 취득하거나 변경한다.

실행 컨텍스트의 역할

코드가 실행되려면 스코프, 식별자, 코드 실행 순서 등의 관리가 필요하다.

• 선언에 의해 생성된 모든 식별자를 스코프를 구분하여 지속적으로 관리할 수 있어야 한다.
• 스코프는 중첩 관계에 의해 스코프 체인을 형성해야 한다. 즉, 스코프 체인을 통해 식별자를 검색할 수 있어야 한다.
• 함수 호출 등에 의해 현재 실행 중인 코드의 실행 순서를 변경하거나 되돌아갈 수 있어야 한다.

실행 컨텍스트는 식별자를 등록하고 관리하는 스코프와 코드 실행 순서 관리를 구현한 내부 메커니즘으로, 모든 코드는 실행 컨텍스트를 통해 실행되고 관리된다.

식별자와 스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경으로 관리하고, 코드 실행 순서는 실행 컨텍스트 스택으로 관리한다.

실행 컨텍스트 스택

생성된 실행 컨텍스트는 스택 자료구조로 관리된다. 콜 스택(call stack) 또는 실행 컨텍스트 스택이라 불린다.

실행 컨텍스트 스택은 코드의 실행 순서를 관리한다. 스택의 최상위에 존재하는 실행 컨텍스트는 언제나 현재 실행 중인 실행 컨텍스트(running execution context)다.

렉시컬 환경

실행 컨텍스트는 LexicalEnvironment 컴포넌트와 VariableEnvironment 컴포넌트로 구성된다(ECMAScript 정의). 생성 초기엔 둘 다 동일한 렉시컬 환경을 참조한다. 이후 try/catch 문과 같은 특수한 상황을 만나면 두 컴포넌트의 내용이 달라지는 경우도 있다.

렉시컬 환경(Lexical Environment)은 식별자와 식별자에 바인딩된 값, 그리고 상위 스코프에 대한 참조를 기록하는 자료구조로 실행 컨텍스트를 구성한다. 다시 말해, 스코프와 식별자를 관리한다.

렉시컬 환경은 두 개의 컴포넌트로 구성된다. (현재 ECMAScript에 따르면, Environment Record가 [[OuterEnv]] 필드를 가지고 있는 것으로 보인다.)

환경 레코드(Environment Record)	스코프에 포함된 식별자를 등록하고 등록된 식별자에 바인딩된 값을 관리한다. 소스코드의 타입에 따라 관리하는 내용에 차이가 있다.
외부 렉시컬 환경 참조(Outer Lexical Environment Reference)	상위 스코프를 가리킨다. 상위 스코프란 외부 렉시컬 환경, 즉 해당 실행 컨텍스트를 생성한 소스코드를 포함하는 상위 코드의 렉시컬 환경을 말한다. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 스코프 체인을 구현한다.

실행 컨텍스트의 생성과 식별자 검색 과정

• 전역 객체는 전역 코드가 평가되기 이전에 생성된다. 빌트인 전역 프로퍼티와 메서드, 표준 빌트인 객체가 추가되고 환경에 따라 Web API나 호스트 객체가 추가된다. 전역 객체도 Object.prototype을 상속받는다.
• 소스코드가 로드되면 자바스크립트 엔진이 전역 코드를 평가한다.
  1. 전역 실행 컨텍스트를 생성하고 콜 스택에 푸시한다.
  2. 전역 렉시컬 환경을 생성하고 전역 실행 컨텍스트에 바인딩한다.
  3. 전역 환경 레코드는 var로 선언한 전역 변수와 let, const로 선언한 전역 변수를 구분하여 관리하기 위해 객체 환경 레코드(Object Environment Record)와 선언적 환경 레코드(Declarative Environment Record)로 구성되어 있다.
  4. 전역 환경 레코드의 [[GlobalThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다. this 바인딩은 전역 환경 레코드와 함수 환경 레코드에만 존재한다.
  5. [[OuterEnv]] 내부 슬롯에 null이 할당된다.

객체 환경 레코드(Object Environment Record)	var 키워드로 선언한 전역 변수와 함수 선언문으로 정의한 전역 함수, 빌트인 전역 프로퍼티 및 메서드, 표준 빌트인 객체를 관리한다. 전역 객체가 바인딩 되어 있다. var 키워드로 선언한 전역 변수일 경우 전역 객체에 식별자를 키로 등록하고 암묵적으로 undefined로 초기화한다. 이로 인해 호이스팅이 발생한다.
선언적 환경 레코드(Declarative Environment Record)	let, const 키워드로 선언한 전역 변수를 관리한다. 선언과 초기화가 다르게 진행되어 TDZ가 생긴다.

• 전역 코드가 순차적으로 실행된다.
  • 식별자 결정을 위해 식별자를 검색할 때는 실행 중인 실행 컨텍스트에서 식별자를 검색하기 시작한다. 환경 레코드에서 식별자를 검색할 수 없으면 외부 렉시컬 환경(상위 스코프)으로 이동하여 식별자를 검색한다. 검색할 수 없는 식별자는 ReferenceError를 발생시킨다.
• 함수가 호출되면 전역 코드의 실행을 일시 중단하고 함수 실행 컨텍스트를 생성해 콜 스택에 푸시한다.
  1. 함수 렉시컬 환경을 생성하고 함수 실행 컨텍스트에 바인딩한다.
  2. 함수 환경 레코드를 생성한다. 함수 환경 레코드에는 매개변수, arguments 객체, 함수 내부에 선언된 지역 변수 및 중첩 함수가 등록되고 관리된다.
  3. 함수 환경 레코드의 [[ThisValue]] 내부 슬롯에 this가 바인딩된다.this에 바인딩 될 객체는 함수 호출 방식에 따라 결정된다.
  4. [[OuterEnv]] 내부 슬롯에 외부 환경 레코드가 바인딩된다.
• 함수에 더이상 실행할 코드가 남아있지 않으면 함수의 실행이 종료된다. 즉, 콜 스택에서 실행 컨텍스트가 팝된다.
• 전역 코드의 실행을 재개하고, 더이상 실행할 코드가 남아있지 않으면 전역 코드 실행이 종료된다. 콜 스택에서 전역 실행 컨텍스트가 팝된다.

실행 컨텍스트와 블록 레벨 스코프

let, const 키워드로 선언한 변수는 모든 코드 블록을 지역 스코프로 인정하는 블록 레벨 스코프를 따른다.

if 문의 코드 블록 내에 let 키워드 변수가 선언되었다면, 블록 레벨 스코프를 생성해야 한다. 이를 위해 렉시컬 환경을 새롭게 생성하여 기존에 바인딩 되어 있던 렉시컬 환경을 교체한다. 이 원리는 블록 레벨 스코프를 생성하는 모든 블록문에 적용된다.

for 문의 경우 코드 블록을 반복해서 실행될 때마다 코드 블록을 위한 새로운 렉시컬 환경을 생성한다. 만약 코드 블록 내에 정의된 함수가 있다면 이 함수의 상위 스코프는 for 문의 코드 블록이 생성한 렉시컬 환경이다.

🔰클로저

클로저는 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성이다.

렉시컬 스코프

함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정하는 방식을 렉시컬 스코프(정적 스코프)라 한다.

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

렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경(위치)에 의해 결정된다.

함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

함수 자신이 호출되는 환경과는 상관없이 자신이 정의된 환경(상위 스코프)를 기억하기 위해 함수 객체는 내부 슬롯 [[Environment]]에 상위 스코프의 참조를 저장한다. 즉, 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다.

함수 객체는 함수 정의가 평가될 때 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 상위 스코프를 자신이 살아있는 한 기억한다.

함수 실행 컨텍스트가 생성될 때 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 상위 스코프 참조가 할당된다.

클로저와 렉시컬 환경

외부 함수보다 중첩 함수의 생명 주기가 더 오래 유지되는 경우, 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수 내부의 식별자를 참조할 수 있다. 이러한 현상을 클로저라고 한다.

외부 함수의 생명 주기가 종료되면 콜 스택에서 외부 함수 실행 컨텍스트는 팝되지만, 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니다. 외부 함수의 렉시컬 환경(일부)을 참조하고 있는 중첩 함수의 생명 주기가 종료되지 않았을 경우, 외부 함수 또한 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않는다. 단, 중첩 함수가 외부 함수의 어떤 식별자도 참조하지 않을 경우 대부분의 모던 브라우저는 최적화를 통해 상위 스코프를 기억하지 않는다. 즉, 가비지 컬렉팅된다.

클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고, 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정되는 것이 일반적이다. 이 때 참조되는 상위 스코프의 변수를 자유 변수(free variable)라고 부른다.

클로저의 활용

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다. 다시 말해, 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.

외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극 사용된다.

캡슐화와 정보 은닉

캡술화(encapsulation)는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다. 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉(information hiding)이라 한다.

정보 은닉은 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 정보를 보호하고, 객체 간의 결합도를 낮추는 효과가 있다.

자바스크립트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public하다. 정보 은닉을 완전하게 지원하진 않는다.