[JS deep dive] 클로저

클로저는 함수를 일급 객체로 취급하는 함수 형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성

MDN에서의 클로저의 정의

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다

자바스크립트는 렉스컬 스코프를 따르는 프로그래밍 언어이다.

 

렉시컬 스코프

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 어디에서 정의 했는지에 따라 상위 스코프를 결정함.

이를 렉시컬 스코프 함

렉시컬 환경의 외부 렉시컬환경에 대한 참조에 저장할 참조값(상위 스코프에 대한 참조)는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 위치에 의해 결정됨

 

함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

정의된 환경과 호출된 환경은 다를 수 있으므로 렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 정의된 환경을 기억해야 함. 이를 내부슬롯 [[Environment]]에 저장함

 

함수 코드의 평가 순서는

1. 함수 실행 컨텍스트 생성

2. 함수 렉시컬 환경생성

2-1) 함수 환경 레코드 생성

2-2) this 바인딩

2-3) 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

이다..

 

이떄 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부슬롯[[Environment]] 에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당됨

 

클로저와 렉시컬 환경

 

const x = 1;

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

//outer 함수를 호출하면 중첩함수 inner를 반환함
// outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거됨
const innerFunc = outer(); //3
innerFunc(); // 4) 10

 

외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부함수의 변수를 참조 할 수 있다. 이러한 중첩함수를 클로저라고 부름

outer 함수가 inner 함수를 반환하면서 생명주기가 종료될 떄, 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스텍에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경은 소멸되지 않음

이는 inner 함수의 [[Environment]] 내부 슬롯에 의해 참조되고 있기 떄문( 가비지 컬렉터는 누군가가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않는다.)

out함수가 반환한 inner 함수를 호출하면 inner 함수의 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트에 푸쉬된다. 그리고 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 inner 함수 객체의 [[Environment]] 내부 슬롯에 저장되어 있느 ㄴ참조값이 할당된다.

 

중첩 함수 inner는 외부 함수 outer 보다 더 오래 생존한다. 이때 중첩함수는 외부 함수의 생존 여부와 상관없이 자신이 정의한 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 기억한다. 이처럼 중첩 함수 inner 의 내부에는 상위 스코프를 참조할 수 있으므로 상위 스코프의 식별자를 참조할 수 있고, 식별자의 값을 변경도 가능함.

 

자바스크립트의 모든 함수는 상위 스콮르르 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저이다. (일반적으로 거리자않음)

 

1. 상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하지 않는 함수는 클로저가 아님. 상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하지 안흔ㄴ 경우 대부분 모던 브라우저는 최적화를 통해 상위 스코프를 기억하지 않음.

 

2. 외부 함수보다 일찍 소멸되는 경우 중헙 함수는 클로저 였지만 생명주기가 종료된 외부 함수의 식별자를 참조할 수 있다는 클로저의 본질에 부합하지 않으므로 클로저라 하지 않음

 

클로저는 중첩함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적임

 

자유 변수 : 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수 

클로저란 함수가 자유 변수에 닫혀있따라는 의미를 가짐.

 

 

클로저의 활용

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용함

상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에만 상태 변경을 허용하기 위해 사용

 

//카운트 상태 변수
let num = 0;

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

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

 

위 코드는 오류를 가질 수 있는 안 좋은 코드임. 사용전 지켜야할 규칙이 있음

1. 카운트 상태는 increase 함수가 호출되기 전까지 변경되지 않고 유지되어야 함

2. 이를 위해 카운트 상태는 increase 함수만이 변경할 수 있어야 함.

하지만 암묵적 결합이 될 수 있어서 오류로 이어질 수 있음

따라서 이를 보완하려고 전역 변수를 지역변수로 바꾸면 초기화가 됨

// 카운트 상태 변경 함수
const increase = function () {
  //카운트 상태 변수
  let num = 0;
  // 카운트 상태를 1만큼 증가 시킴
  return ++num;
};

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

따라서 클로저를 사용해야 함

 

// 카운트 상태 변경 함수
const increase = (function () {
  //카운트 상태 변수
  let num = 0;
  // 클로져
  return function () {
    // 카운트 상태를 1만큼 증가 시킴
    return ++num;
  };
})();

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

위 코드가 실행되면 즉시 실행 함수가 호출되고 즉시 실행 함수가 반환한 함수가 increase 변수에 할당됨

increase 변수에 할당된 함수는 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프인 즉시 실행 함수의 렉시컬 환경을 기억하는 클로저다.

즉시 실행함수는 소멸도지ㅣ만, 클로저는 increase 변수에 할당되어 호출됨.. 이때 렉시컬 환경을 기억하고 있어서 자유 변수 num을 언제 어디서든 호출하든지 참조하고 변경할 수 있다.

 

이처럼 클로저는 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 안전하게 은닉하고 특정함수에게만 상태 벽녕을 허용하여 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용함

 

캡슐화와 정보 은닉

 

캡슐화 : 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서들르 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정복 은닉이라고 함.

정보 은닉시 외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 외부에 공개되지 않도록 감추어 적절치 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 정보를 보호하고, 객체 간의 상초 의존성, 결합도를 낮추는 효과가 있음

일반적으론  public, private, protected 같은 접근 제한자를 선언하여 공개범위를 한정할 수 있음

public : 선언된 프로퍼티와 메서드는 클래스 외부에서 참조 가능

private : 클래스 외부에서 참조 불가

하지만 자바스크립트에선 해당 접근 제한자를 제공하지 않으므로, closer를 통해서 정보 은닉을 함

 

자주 발생하는 실수

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

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

3 3 3 이 출력

var 로 선언 전역 변수 i를 참조하기 때문

해결 :  클로져

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

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

0 1 2 이 출력됨

 

해결2 : let으로 변수 선언

var 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 이 출력됨