[5주차 스터디]24장-클로저

클로저

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경의 조합

렉시컬 환경의 이해

const x = 1;

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

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

outerFunc();

• 자바스크립트는 렉시컬 스코프를 따르기 때문에 중첩된 함수가 아니라면 outerFunc 함수의 변수에 접근할 수 없다.

렉시컬 스코프

• 자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라고 한다.
• 전역에서 정의된 함수의 상위 스코프는 전역이다.
• 실행컨텍스트의 렉시컬 환경은 자신의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 상위 스코프의 참조를 저장한 (= 스코프 체인)

  정리
  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. 이것이 렉시컬 스코프

함수 객체의 내부 슬롯 [[ Environment ]]

• 함수가 정의된 환경 호출된 환경을 다룰 수 있으므로 함수는 자신이 호출된 위치와 상관없이 상위 스코프를 기억해야 합니다.
• 함수는 자신의 내부 슬롯 [[ Environment ]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다.
• 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 상위 스코프가 [[ Environment ]]에 저장 됨
• 즉 [[ Environment ]]에 저정되는 상위 스코프 참조는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경
• [[ Environment ]]에 저장된 상위 스코프의 참조 값은 자신이 호출 되었을 때 생성될 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장될 참조 값
• 함수 객체는 자신이 존재하는한 [[ Environment ]]에 저장한 렉시컬환경의 참조(상위 스코프)를 기억한다.

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.
  console.log(x); // 10
  bar();
}

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

foo(); // 1
bar(); // 1

클로저와 렉시컬 환경

const x = 1;

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

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

• outer 함수의 실행이 종료되고 실행컨텍스트 스택에 제거 되었음에도 innerFunc()이 outer함수 내부의 x에 접근하고 있다.
• 이처럼 외부 함수보다 중첩함수가 더 오래 유지되는 경우 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저(closure)라고 부른다.
• 실행컨텍스트 스택에서 제거 되도 outer함수의 렉시컬환경을 inner함수에서 참조 하고 있으므로 가지비컬렉터의 대상이 되지 않는다.

클로저 조건

• 이론상 자바스크립트의 모든 함수는 상위 스코프를 기억하므로 모두 클로저, 하지만 모든 함수를 클로저라고 하지 않는다
• 클로저가 아닌 경우
  1. 상위 스코프의 어떠한 식별자도 참조 하지 않는 경우

     브라우저에서 최적화를 통해 상위 스코프를 기억하지 않음 (사용하지도 않는데 참조하면 메모리 낭비)

  2. 외부 함수로 중첩 함수를 반환 하지 않는 경우

     외부함수보다 중첩함수의 생명주기가 짧아지기 때문에 클로저라고 하지 않는다.

• 정리
  클로저 조건 : 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고, 외부 함수 보다 생명 주기가 더 긴 경우
• 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수를 자유변수 라고한다.

클로저의 활용

• 클로저는 상태(state)를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.
• 상태를 안전하게 은닉 하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용
• 클로저 사용 예시

// 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);
console.log(increaser()); // 1
console.log(increaser()); // 2

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

• counter라는 자유변수 사용 , 함수를 인자로 전달 받아 이 함수를 실행 하여 counter 값을 저장하고 반환하는 함수를 중첩 함수로 반환하고 있음 (클로저 조건 만족)
• 단 makeCounter함수에 각각 보조 함수를 전달하여 독립된 렉시컬 환경 생성하므로 counter값 공유하지 않는다.

const counter = (function () {

  let counter = 0;

  return function (aux) {
    counter = aux(counter);
    return counter;
  };
}());

function increase(n) {
  return ++n;
}

function decrease(n) {
  return --n;
}

• 즉시 실행 함수 사용하여 counter 함수의 렉시컬 환경을 공유할 수 있도록 만들 수 있다.

캡슐화와 정보 은닉

• 캡슐화 : 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 메서드(동작)을 하나로 묶는 것을 말함
• 은닉 : 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용
• 자바스크립트는 접근 제한자를 제공하지 않아 기본적으로 모두 public
• 클로저 활용하여 은닉이 가능한 것 처럼 구현가능

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

• 정보 은닉이 가능한 것 처럼 보이지만 완전하게 지원 되지 않는다, 프로토 타입메서드를 공유하기 때문에 _age 상태 유지 불가능 함

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
}

• i를 리턴하는 함수를 func라는 배열에 저장하는 반복문이다.
• i를 var로 저장해서 var는 전역 객체의 프로퍼티가 되기 때문에 무조건 3을 리턴하게됨 (i가 3이니까)
• 클로저로 해결

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]());
}

• id 값이 자유변수가 되어 값이 유지 됨
• let키워드를 사용해서 해결할 수도 있음, 단 let은 블록 레벨 스코프이기 때문에 반복문이 실행 될 때마다 i값을 저장할 렉시컬 환경이 생성됨
• 보통 반복문은 for문 끝나고 사라지지만 위 예제는 내부의 함수가 i값을 사용하기 때문에 가비지 컬렉터 대상 되지 않음
• 고차 함수를 사용하는 방법 도 있다.

// 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