24장. 클로저

클로저는 난해하기로 유명한 자바스크립트의 개념 중 하나로, 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성이다.

MDN에서는 클로저에 대해 다음과 같이 정의하고 있다.

클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.

24.1 렉시컬 스코프

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프라 한다.

스코프의 실체는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경이다. 이 렉시컬 환경은 자신의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결된다. 이것이 스코프 체인이다.

렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경에 의해 결정된다. 이것이 렉시컬 스코프다.

24.2 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프를 기억해야 한다.
이를 위해 함수는 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다.

함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 바로 상위 스코프다.
함수 객체는 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.

24.3 클로저와 렉시컬 환경

const x = 1;

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

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

outer 함수를 호출하면 outer 함수는 중첩 함수 inner를 반환하고 생명 주기를 마감한다.

outer 함수의 실행이 종료되면 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되므로 outer 함수의 지역 변수 x 또한 생명 주기를 마감한다.
따라서 outer 함수의 지역 변수 x는 더는 유효하지 않게 되어 x 변수에 접근할 수 있는 방법이 달리 없어 보인다.

그러나 위 코드의 실행 결과는 outer 함수의 지역 변수 x 값인 10이다.
이미 생명 주기가 종료되어 실행 컨텍스트 스택에서 제거된 outer 함수의 지역 변수 x가 다시 부활한듯이 동작하고 있다.
(⭐️ outer 함수의 실행 컨텍스트는 제거되지만 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니기 때문에 가능하다.)

이처럼 외부 함수보다 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 함수는 상위 스코프를 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저다. 하지만 일반적으로 모든 함수를 클로저라고 하지는 않는다.(상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하지 않는 함수는 클로저가 아니다.)

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

클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수(위 예제의 경우 x 변수)를 자유 변수라고 부른다. 클로저는 "자유 변수에 묶여있는 함수"라는 의미다.

24.4 클로저의 활용

클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.

다시 말해 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.

예제

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

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

변수 값은 누군가에 의해 언제든지 변경될 수 있어 오류 발생의 근본적 원인이 될 수 있다.
외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극적으로 사용된다.

예제

function makeCounter(aux){
	let counter = 0;
    
    // 클로저를 반환
    return function(){
    	counter = aux(counter);
        return counter;
    };
}    

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

const increaser = makeCounter(increase)'
console.log(increaser()); // 1
console.log(increaser()); // 2
console.log(increaser()); // 3

makeCounter 함수는 인자로 전달받은 보조 함수를 합성하여 자신이 반환하는 함수의 동작을 변경할 수 있다.
이때 주의해야 할 것은 makeCounter 함수를 호출해 함수를 반환할 때 반환된 함수는 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖는다는 것이다.

24.5 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라 한다.

정보 은닉은 외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 외부에 공개되지 않도록 감추어 적절히 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방지해 정보를 보호하고, 객체 간의 상호 의존성, 즉 결합도를 낮추는 효과가 있다.

대부분의 객체지향 프로그래밍 언어는 클래스를 정의하고 그 클래스를 구성하는 멤버(프로퍼티와 메서드)에 대하여 public, private, protected 같은 접근 제한자를 선언하여 공개 범위를 한정할 수 있다.

그러나 자바스크립트는 public, private, protected 같은 접근 제한자를 제공하지 않는다. 따라서 자바스크립트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 외부에 공개되어 있다.

자바스크립트는 정보 은닉을 완전하게 지원하지 않는다. 인스턴스 메서드를 사용한다면 자유 변수를 통해 private을 흉내 낼 수는 있지만 프로토타입 메서드를 사용하면 이마저도 불가능해진다.