[Javascript] 클로저

1. 클로저

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.

const x = 1;

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

outerFunc();

위의 예시를 보면 innerFunc의 상위 스코프는 outerFunc의 스코프다. 이 때 innerFunc는 outerFunc의 렉시컬 환경 안에 있는 변수 x에 접근이 가능하다.

1.1. 렉시컬 스코프

자바스클비트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라고 한다.

1.2. [[Environment]]

함수는 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 상위 스코프의 참조를 기억한다. 예를들어 전역에서 정의된 함수 전언문은 전역 코드가 평가되는 시점에 평가되어 함수 객체를 생성한다. 이때 생성된 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에는 함수 정의가 평가되는 시점인 전역 코드 평가 시점에 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경인 전역 렉시컬 환경의 참조가 저장된다.

외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.

2. 클로저와 렉시컬 환경

consst x = 1;

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

const innerFunc = outer();
innerFunc(); // 10

outer 함수를 호출하면 inner를 반환하고 outer 함수의 라이프사이클이 마감된다.(함수 컨텍스트 스택 제거) 이로인해 outer 함수의 지역변수 x도 라이프사이클이 마감된다. 하지만 위 예시의 innerFunc()는 10이라는 값이 나온다. 이미 라이프사이클이 종료되어 실행 컨텍스트에서 제거된 outer 함수의 지역 변수 x가 동작하고 있다는 뜻이다.

이와같이 외부 함수에서 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저라고 부른다.

 

자바스크립트의 모든 함수를 자신의 상위 스코프를 기억하기 때문에 함수를 어디서 호출하든 상관없이 함수는 자신이 기억하는 상위 스코프의 식별자를 참조할 수 있으며 식별자에 바인딩된 값을 변경할 수도 있다.

중첩 함수 마찬가지로 외부 함수의 생존 여부와 상관없이 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 기억한다. 즉, inner의 내부에서 상위 스코프를 참조할 수 있기에 식별자를 참조할 수 있고 값을 변경할 수도 있게 되는것이다.

 

클로저는 일반적으로 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정한다.

3. 클로저의 활용

클로저는 상태(state)를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다. 즉, 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.

const increase = (function () {
  let num = 0;
  
  // 클로저
  return function () {
    return ++num;
  };
}());

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

위 코드에서 즉시 실행 함수는( return function() ) 호출된 이후 소멸하지만 즉시 실행 함수가 반환한 클로저는 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프인 즉시 실행 함수의 렉시컬 환경을 기억하고 있기 때문에 num을 참조/변경이 가능하다.

4. 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화(encapsulation)는 객체의 상태를 나나태는 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(결합도)를 낮추는 효과가 있다.

 

자바스크립트는 public, private, protected 같은 접근 제한자를 제공하지 않으며 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public이다. 지역변수의 경우 private과 비슷한 기능을 하게 할 수 있지만, 프로토타입의 경우 정보 은닉을 완전하게 지원하지 않기에 최신 문법인 #을 붙여주어야 한다.

5. 자주 발생하는 실수

다음은 클로저의 대표적인 예시중 하나인 for문 변수 선언문 안의 var를 사용한 예시이다

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
}

첫 번째 for문의 경우 블록 내(①)에서 함수가 funs 배열의 요소로 추가된다. 그리고 두 번째 for문의 코드 블록 내(②)에서 funcs 배열의 요소로 추가된 함수를 순차적으로 호출한다. 예상 출력값은 0, 1, 2이지만, var 키워드로 선언한 i 변수는 함수 레벨 스코프를 갖기 때문에 전역 변수 취급이므로 전역 변수 i에 0, 1 ,2가 순차적으로 할당된다. 여기에 funcs 배열의 요소로 추가한 함수를 호출하면 전역 변수 i를 참조하여 3이 출력된다.

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]());
}

따라서 위와 같이 즉시 실행 함수로 0, 1, 2를 출력되게 만들어준다.

 

하지만 ES6에서 블록 레벨 스코프를 지원하는 let, const의 등장 이후 반복문에서 var를 쓰는 경우가 거의 없어졌다.