24장, 클로저

🔖 24장, 클로저

📌 배운 내용 및 기억하고 싶은 내용

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

MDN에서 클로저의 정의

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.

“그 함수가 선언된 렉시컬 환경”: 상위 스코프가 의미하는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 의미

1. 렉시컬 스코프

• 렉시컬 스코프(정적 스코프): 자바스크립트 엔진에서 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위스코프를 결정하는 것
• 스코프 체인: 렉시컬 환경에서 “외부 렉시컬 환경에 대한 참조”를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결되는 것
• 함수의 상위 스코프를 결정하는 것 === “렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값을 결정하는 것”

렉시컬 스코프: 상위 스코프에 대한 참조는 함수가 정의되는 시점에 함수가 정의된 환경에 의해 결정되는 것

2. 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

렉시컬 스코프가 가능하려면 상위스코프를 기억해야한다(함수 정의가 위치하는 스코프)

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

따라서 함수 객체의 내부 슬롯 [[Enviroment]]에 저장된 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참 조가 바로 상위 스코프다

자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 “외부 렉시컬 환경에 대한 참조”에 저장될 참조값이다. 함수 객체는 내부 슬롯 [[envirorment]]에 저장한 렉시컬 환경의 참조. 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다

코드 예시

const x = 1;

function foo() {
  const x = 10;

  // 상위 스코프는 함수 정의 환경(위치)에 따라 결정된다.
  // 함수 호출 위치와 상위 스코프는 아무런 관계가 없다.
  bar();
}

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

foo(); // ?
bar(); // ?

렉시컬 스코프는 함수가 어디서 정의되는지를 기준으로 상위 스코프를 정하므로 foo()의 상위스코프는 전역 렉시컬 환경이며 bar()의 상위스코프도 전역 렉시컬 환경이다.

3. 클로저와 렉시컬 환경

코드 예시

const x = 1;

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

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

inner 함수는 자신이 평가될 때 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 [[Environment]] 내부 슬롯에 저장한다.

저장된 상위 스코프는 함수가 존재하는 한 유지된다.

클로저(Closure): 외부 함수 보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료된 외부 함수의 변수를 참조할 수 있는 것

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

클로저 === “자유변수에 묶여 있는 함수”

4. 클로저의 활용

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다. 즉, 상태가 의도치않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.

클로저의 좋지 않은 예시 코드

// 카운트 상태 변수
let num = 0;

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

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

클로저의 좋은 예시 코드

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

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

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

함수형 프로그래밍 클로저 활용 예시 코드

// 함수를 인수로 전달받고 함수를 반환하는 고차 함수
// 이 함수는 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 기억하는 클로저를 반환한다.
function makeCounter(aux) {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  let counter = 0;

  // 클로저를 반환
  return function () {
    // 인수로 전달 받은 보조 함수에 상태 변경을 위임한다.
    counter = aux(counter);
    return counter;
  };
}

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
function decrease(n) {
  return --n;
}

// 함수로 함수를 생성한다.
// makeCounter 함수는 보조 함수를 인수로 전달받아 함수를 반환한다
const increaser = makeCounter(increase); // ①
console.log(increaser()); // 1
console.log(increaser()); // 2

// increaser 함수와는 별개의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 카운터 상태가 연동하지 않는다.
const decreaser = makeCounter(decrease); // ②
console.log(decreaser()); // -1
console.log(decreaser()); // -2

makeCounter 함수는 보조 함수를 인자로 전달받고 함수를 반환하는 고차함수다.

makeCounter 함수가 반환하는 함수는 자신이 생성됐을 때의 렉시컬 환경인 makeCounter 함수의 스코프에 속한 counter 변수를 기억하는 클로저다.

makeCounter 함수를 호출해 함수를 반환할 때 반환된 함수는 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖는다.

이 예제는 각각 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 카운터를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 공유하지 않아 카운터 증감이 연동되지 않는다.

렉시컬 환경을 공유하는 클로저 활용 예시 코드

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

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
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

5. 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화(encapsulation): 상태와 동작을 하나로 묶는 것을 의미

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용 === 정보 은닉

정보 은닉은 외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 외부에 공개되지 않도록 감추어 적절치 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 보호하고 객체간의 상호의존성인 결합도(coupling)를 낮추는 효과가 있다.

예제 코드

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(you.name); // Kim
console.log(you._age); // undefined

_age 변수는 private하다.

위 예제는 Person 객체가 생성될 때마다 sayHi 메서드가 중복생성된다.

메서드의 중복 생성이 되지않은 예제 코드

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

Person.prototype.sayHi 메서드는 즉시 실행 함수가 종료된 이후 호출된다.

클로저이기 때문에 _age를 참조 할 수 있다.

위 예제는 _age 변수의 상태가 유지되지 않는다. Person.prototype.sayHi 메서드가 단 한 번 생성되는 클로저이기 때문이다.

자바스크립트는 완전한 정보 은닉을 지원하지 않는다.

6. 자주 발생하는 실수

클로저 실수 예제 코드

var funcs = [];

for (var i = 0; i < 3; i++) {
  funcs[i] = function () { return i; }; // ①
}

for (var j = 0; j < funcs.length; j++) {
  console.log(funcs[j]()); // ②
}

0, 1, 2가 반환 되지않고 3, 3, 3이 출력된다.

for 문의 변수 선언문에서 var 키워드를 사용한 i 변수는 전역 변수이다. 전역 변수 i에는 0, 1, 2가 순차적으로 할당된다. 따라서 funcs 배열의 요소로 추가한 함수를 호출하면 전역 변수 i를 참조하여 i의 값은 3이 출력되는 것이다.

클로저를 사용한 올바른 예제 코드

var funcs = [];

for (var i = 0; i < 3; i++){
  funcs[i] = (function (id) { // ①
    return function () {
      return id;
    };
  }(i));
}

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

즉시 실행 함수의 매개변수 id는 즉시 실행 함수가 반환한 중첩 함수의 상위 스코프에 존재한다.

for 문의 변수 선언문에서 var 키워드로 선언한 변수가 전역변수가 되어 문제가 발생한다.

클로저에 let 키워드를 사용한 올바른 예제 코드

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
}

for 문의 변수 선언문에서 let 키워드를 사용하면 for 문의 코드 블록이 반복 실행될 때 마다 for 문 코드 블록의 새로운 렉시컬 환경이 생성된다.

for 문이 반복될 때마다 독립적인 렉시컬 환경을 생성하여 식별자의 값을 유지한다.

코드 블록 내에서 함수를 정의할 때 의미가 있다.

고차함수를 사용한 예제 코드

// 요소가 3개인 배열을 생성하고 배열의 인덱스를 반환하는 함수를 요소로 추가한다.
// 배열의 요소로 추가된 함수들은 모두 클로저다.
const funcs = Array.from(new Array(3), (_, i) => () => i); // (3) [ƒ, ƒ, ƒ]

// 배열의 요소로 추가된 함수 들을 순차적으로 호출한다.
funcs.forEach(f => console.log(f())); // 0 1 2

변수와 반복문의 사용을 억제하여 오류를 줄이고 가독성을 좋게 만드는 방법인 고차함수를 사용하여 푼 예제 코드이다.

❗️ 읽은 소감

클로저는 MDN에서 “함수와 그 함수를 호출하는 렉시컬 환경”을 의미한다고 이야기한다. 처음에는 이 말이 무슨 의미인지를 파악을 하지 못했다. 그래서 유튜브에서 클로저 강의를 보고 어느정도 이해가 된것 같다. 클로저는 함수가 생성될때 외부 변수를 기억하고, 생성 이후에도 계속 접근 가능한 것이다. 클로저는 자바스크립트에서 캡슐화와 정보은닉을 사용할 수 있는 방법으로 객체가 변경되는 것을 방지하고 결합도를 낮추는 효과가 있다. 난잡하고 어느정도 이해가 됬지만, 아직도 헷갈리고 이해가 애매하게 되어서 다른 매체들을 이용하여 학습을 더 해야하겠다는 생각이 든 단원이였다.

❓ 궁금한 내용이나 잘 이해되지 않는 내용

• const funcs = Array.from(new Array(3), (_, i) => () => i); 에서 _의 의미
  • 사용하지 않는 인수를 호출할 때 _을 사용하는 것이 관례