24장 (클로저)

클로저(closure)란? 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.

클로저는 자바스크립트 고유의 개념이 아니다. 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언에(하스켈Haskell, 리스프Lisp, 얼랭Erlag, 스칼라Scala등)에서 사용되는 중요한 특성이다.

클로저는 자바스크립 고유의 개념이 아니므로 ECMAScript 사양에 등장하지 않는다.

클로저를 이해하려면 먼저 렉시컬 환경, 즉 렉시컬 스코프를 이해해야 한다.

const x = 1;

function outerFunc() {
  const x = 10;

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

  innerFunc();
}

outerFunc();

const x = 1;

function outerFunc() {
  const x = 10;
  innerFunc();
}

function innerFunc() {
  console.log(x); // 1
}

outerFunc();

함수의 스코프는 호출하는 위치로 정해지는 것이 아니고, 함수가 선언된 위치, 즉 렉시컬 환경에 따라 결정된다.

1. 렉시컬 스코프

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출하는지가 아니라 어디에 정의 했는지에 따라 상위 스코프가 결정된다.

그리고 객체가 생성되는 시점에 상위 스코프가 결정된다.([[Environment]] 내부 슬롯에 저장)
이후 함수가 호출되고 함수 몸체 코드가 평가되는 시점에 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 객체가 생성될때 저장한 상위 스코프를 참조값을 저장한다

2. 함수 객체의 내부 슬롯[[Environment]]

함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성할 때 자신이 정의된 환경(위치)에 의해 결정된 상위 스코프의 참조를 함수 객체 자신의 내부 슬롯[[Environment]]에 저장한다.
[[Environment]]내부 슬롯에 저장된 상위 스코프의 참조는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다.

함수 객체의 [[Environment]] 내부 슬롯에 저장된 상위 스코프는 자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장될 참조 값이다.

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(); // ?

3. 클로저와 렉시컬 환경

외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우, 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저(closure)라고 부른다.

const x = 1;

// ①
function outer() {
  const x = 10;
  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

4. 클로저의 활용

클로저는 상태state를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용된다.

상태를 안전하게 은닉(information hiding)하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용된다.

1.전역 변수로 관리

// 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

위 코드는 오류의 가능성이 있어 좋지 않은 코드다. num 전역 변수에 언제든지 누구나 접근하여 변경이 가능하기 때문이다.

2.함수의 지역 변수로 관리

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

  // 카운트 상태를 1만큼 증가 시킨다.
  return ++num;
};

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

지역 변수로 활용하여 첫 번째 예제보다는 좋아 보이지만 함수가 호출될 때마다 지역 변수num은 다시 선언되어 0으로 초기화되기 때문에 상태를 유지하지 못한다.

3.클로저 활용

// 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

위 코드는 클로저다.

클로저로 num의 상태state를 은닉하여 의도치 않게 변경되지 않도록 안전하게 관리하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하여 상태를 안전하게 변경하고 유지한다.

4.감소 기능 추가(클로저)

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

5.생성자 함수로 표현(클로저)
increase, decrease 메서드는 프로토타입 메서드이다.
이 메서드들이 평가되어 함수 객체가 생성될 때 실행 중인 실행 컨텍스트는 즉시 실행 함수의 실행 컨텍스트이다. 따라서 increase, decrease메서드는 즉시 실행 함수의 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 기억하는 클로저 이다.

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

6.고차 함수 활용한 클로저(클로저)

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

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

5. 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화(encapsulation)는 객체의 상태(state)를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉(information hiding)이라 한다.

정보 은닉은 외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 외부에 공개되지 않도록 감추어 적절치 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 정보를 보호하고, 객체 간의 상호 의존성, 즉 결합도(coupling)를 낮추는 효과가 있다.

대부분의 객체지향 프로그래밍 언어는 public, private, protected와 같은 접근 제한자(access modifier)를 제공하지만 자바스크립트는 제공하지 않는다. 즉 모든 프로퍼티와 메서드는 public이다.

6. 자주 발생하는 실수

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
}