📋 모던 자바스크립트 Deep Dive | 25장 클래스

모던 자바스크립트 Deep Dive 도서의 25장을 정리하였습니다.

25.1 클래스는 프로토타입의 문법적 설탕인가?

자바스크립트는 프로토타입 기반 객체지향 언어다. ES6에서 도입된 클래스는 객체지향 프로그래밍 언어와 매우 흡사한 새로운 객체 생성 메커니즘을 제시한다. 사실 클래스는 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 문법적 설탕(더 쉽게 읽거나 표현할 수 있도록 설계된 프로그래밍 언어 내의 구문)이라고 볼 수도 있다.

클래스와 생성자 함수는 모두 프로토타입 기반의 인스턴스를 생성하지만 저확히 동일하게 동작하지는 않는다. 클래스를 단순한 문법적 설탕이라고 보기보다는 새로운 객체 생성 메커니즘으로 보는 것이 좀 더 합당하다.

25.2 클래스 정의

• class 키워드를 사용하여 정의한다.
• 생성자 함수와 마찬가지로 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적이다.
• 클래스를 표현식으로 정의할 수도 있다
  - 클래스가 값으로 사용할 수 있는 일급 객체라는 것을 의미한다.
  - 런타임에 생성이 가능하다.
  - 변수나 자료구조에 저장할 수 있다.
  - 함수의 매개변수에게 전달할 수 있다.
  - 함수의 반환값으로 사용할 수 있다.

클래스 몸체에는 0개 이상의 메서드만 정의할 수 있다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    this.name = name // name 프로퍼티는 public하다.
  }
  
  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`)
  }
  
  // 정적 메서드
  static sayHello() {
    console.log(`Hello!~`)
  }
}

// 인스턴스 생성
const me = new person('Lee')

// 인스턴스의 프로퍼티 참조
console.log(me.name) // Lee
// 프로토타입 메서드 호출
me.sayHi() // Hi! My name is Lee
// 정적 메서드 호출
Person.sayHello() // Hello

25.3 클래스 호이스팅

클래스는 함수로 평가된다.

class Person {}

console.log(typeof Person) // function

클래스 선언문으로 정의한 클래스는 함수 선언문과 같이 소스코드 평가 과정, 즉 런타임 이전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성한다. 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다. 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재하기 때문이다. 단, 클래스는 클래스 정의 이전에 참조할 수 없다.

const Perso = ''

{
  console.log(Person) // ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization
  
  // 클래스 선언문
  class Person {}
}

클래스는 let, const 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅된다. 클래스 선언문 이전에 TDZ에 빠지기 때문에 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다.

25.4 인스턴스 생성

클래스는 생성자 함수이며 new 연산자와 함께 호출되어 인스턴스를 생성한다. 클래스는 new 연산자 없이 호출하면 타입 에러가 발생한다.



const Person = class MyClass {}

// 함수 표현식과 마찬가지로 클래스를 가리키는 식별자로 인스턴스를 생성해야 한다.
const me = new Person()

// 클래스 이름 MyClass는 함수와 동일하게 클래스 몸체 내부에서만 유효한 식별자다.
console.log(MyClass) // ReferenceError: MyClass is not defined
const you = new MyClass() // ReferenceError: MyClass is not defined

25.5 메서드

25.5.1 constructor

constructor은 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수한 메서드다. constructor은 이름을 변경할 수 없다.

클래스는 평가되어 함수 객체가 된다. 함수와 동일하게 프로토타입과 연결되어 있으며 자신의 스코프체인을 구성한다. 모든 함수 객체가 가지고 있는 prototype 프로퍼티가 가리키는 프로토타입 객체의 constructor 프로퍼티는 클래스 자신을 가리키고 있다.

constructor 내부의 this는 생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스를 가리킨다.

클래스 정의가 평가되면 constructor의 기술된 동작을 하는 함수 객체가 생성된다.

constrouctor 특징
1. 클래스 내에 최대 한 개만 존재할 수 있다.
2. 생략할 수 있다. -> 빈 constructor가 암묵적으로 정의된다.
3. 인스턴스를 초기화하려면 constructor는 생략하면 안된다.
4. 명시적으로 원시값을 반환하면 원시값 반환은 무시되고 암묵적을 this가 반환된다.

25.5.2 프로토타입 메서드

클래스 몸체에서 정의한 메서드는 클래스의 prototype 프로퍼티에 메서드를 추가하지 않ㅇ나도 기본적으로 프로토타입 메서드가 된다.

인스턴스는 프로토타입 메서드를 상속받아 사용할 수 있다.

25.5.3 정적 메서드

정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있는 메서드를 말한다. 클래스에서 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드가 된다.

클래스는 함수 객체로 평가되므로 자신의 프로퍼티/메서드를 소유할 수 있다. 클래스는 클래스 정의가 평가되는 시점에 함수 객체가 되므로 인스턴스와 달리 별다른 생성 과정이 필요 없다. 따라서 정적 메서드는 클래스 정의 이후 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

Person.sayHi() // Hi

// 인스턴스 생성
const me = new Person('Lee')
me.sayHi() // TypeError: me.sayHi is not a function

25.5.4 정적 메서드와 프로토타입 메서드의 차이

1. 정적 메서드와 프로토타입 메서드는 자신이 속해 있는 프로토타입 체인이 다르다.
2. 정적 메서드는 클래스로 호출하고 프로토타입 메서드는 인스턴스로 호출한다.
3. 정적 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 없지만 프로토타입 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 있다.

class Square {
  // 인스턴스 프로퍼티를 참조하지 않는다.
  static area(width, height) {
    return width * height
  }
}

console.log(Square.area(10, 10)) // 100

class Square {
  constructor(width, height) {
    this.width = width
    this.height = height
  }
  
  area() {
    return this.width * this.height
  }
}

const square = new Square(10, 10)
console.log(square.area()) // 100

프로토타입과 정적 메서드 내부의 this 바인딩이 다르다. 따라서 메서드 내부에서 인스턴스 프로퍼티를 참조해야할 필요가 있다면 this를 활용해야 하며, 이런 경우는 프로토타입 메서드로 정의해야 한다. 하지만 메서드 내부에서 인스턴스 프로퍼티를 참조해야 할 필요가 없다면 this를 사용하지 않게 된다.

표준 빌트인 객체인 Math, Number, JSON, Object, Reflect 등은 다양한 정적 메서드를 가지고 있다. 이들 정적 메서드는 애플리케이션 전역에서 사용할 유틸리티 함수다.

클래스 또는 생성자 함수를 하나의 네임스페이스로 사용하여 정적 메서드를 모아 놓으면 이름 충돌 가능성을 줄여 주고 관련 함수들을 구조화할 수 있는 효과가 있다.

25.6 클래스의 인스턴스 생성 과정

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩

2. 인스턴스 초기화

3. 인스턴스 반환

class Person {
  constructor(name) {
    // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this) // Person {}
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === Person.prototype) // true
    
    // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
    this.name = name
    
    // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
  }
}

25.7 프로퍼티

25.7.1 인스턴스 프로퍼티

인스턴스 프로퍼티는 constructor 내부에서 정의해야 한다. constructor 내부에서 this에 추가한 프로퍼티는 언제나 클래스가 생성한 인스턴스의 프로퍼티가 된다. 인스턴스 프로퍼티는 언제나 public하다.

25.7.2 접근자 프로퍼티

자체적으로는 값([[Value]])을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수(getter, setter)로 구성된 프로퍼티다.

getter와 setter은 인스턴스 프로퍼티처럼 사용된다. 프로퍼티처럼 참조하는 형식으로 사용하며, 참조 시에 내부적으로 getter나 setter가 호출된다.

25.7.3 클래스 필드 정의 제안

클래스 필드는 클래스 기반 객체 지향 언어에서 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 가리키는 용어이다. 자바스크립트의 클래스 몸체에는 메서드만 선언할 수 있다.

class Person {
  name = 'Lee'
}

const me = new Person('Lee')

위 예제를 최신 브라우저(Chrome 72 이상) 또는 최신 Node.js(버전 12 이상)에서 실행하면 정상 동작한다. 하지만 아직 ECMAScript의 정식 표준 사양으로 승급되지 않았다. 하지만 승급이 확실시 되는 이 제안을 선제적으로 미리 구현해 놓았기 때문에 클래스 필드를 클래스 몸체에 정의할 수 있는 것이다.

클래스 필드에 함수를 할당 하는 경우 이 함수는 인스턴스 메서드가 된다. 모든 클래스 필드는 인스턴스 프로퍼티가 되기 때문이다. 클래스 필드에 함수를 할당하는 것은 권장하지 않는다.

25.7.4 private 필드 정의 제안

TC39 프로세스에 stage3에는 private 필드를 정의할 수 있는 새로운 표준 사양이 제안되어 있다. 이 제안도 최신 부라우저와 최신 Node.js에 이미 구현되어 있다. private 필드의 선두에는 #을 붙여준다.

class Person {
  #name = ''
  
  constructor(name) {
    // private 필드 참조
    this.#name = name
  }
}

다만 private 필드는 반드시 클래스 몸체에 정의해야 한다.

25.7.5 static 필드 정의 제안

static 키워드를 사용하여 정적 필드를 정의할 수 있도록 TC39 프로세스에 stage3에 제안되어 있다.

class MyMath {
  // static public 필드 정의
  static PI = 22 / 7
  // static private 필드 정의
  static #num = 10  
  // static 메서드
  static increment() {
    return ++MyMath.#num
  }
}

console.log(MyMath.PI) // 3.142858---
console.log(MyMath.increment()) // 11

25.8 상속에 의한 클래스 확장

25.8.1 클래스 상속과 생성자 함수 상속

기존 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장하여 정의하는 것이다.

클래스는 상속을 통해 다른 클래스를 확장할 수 있는 문법인 extends 키워드가 기본적으로 제공된다. 하지만 생성자 함수는 클래스와 같이 상속을 통해 다른 생성자 함수를 확장할 수 있는 문법이 제공되지 않는다. 의사 클래스 상속 패턴을 이용하여 흉내낼 수는 있다.

25.8.2 extends 키워드

// 수퍼/부모 클래스
class Base {}
// 서브/자식 클래스
class Derived extends Base {}

25.8.3 동적 상속

extends 키워드 다음에는 클래스 뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다.

function Base1() {}

class Base2 {}

let condition = true

class Derived extends (condition ? Base1 : Base2) {}

25.8.4 서브클래스의 constructor

서브 클래스에서 constructor 생략하면 다음과 같은 constructor 암묵적으로 정의된다. args는 new 연산자와 함께 클래스를 호출할 때 전달한 인수 리스트다.

super()는 수퍼클래스의 constructor를 호출하여 인스턴스를 생성한다.

class Base {
  constructor() {}
}

class Derived extends Base {
  // 다음과 같이 암묵적으로 constructor가 정의된다.
  constructor(...args) { 
     super(...args)
  }
}

const derived = new Derived()
console.log(derived) // Derived {}

25.9.5 super 키워드

super 키워드는 함수처럼 호출할 수도 있고 this와 같이 식별자처럼 참조할 수 있다.

super 호출

super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.

다음 예제외 같이 수퍼클래스에서 추가한 프로퍼티와 서브클래스에서 추가한 프로퍼티를 갖는 인스턴스를 생성한다면 서브클래스의 constructor를 생략할 수 없다.

class Base {
  constructor(a, b) { // 2) 1에서 호출한 인수를 전달 받음
    this.a = a
    this.b = b
  }
}

class Derived extends Base {
  constructor(a, b, c) {
    super(a, b) // 1) super호출로 Base 클래스로 보냄
    this.c = c
  }
}

const derived = new Derived(1, 2, 3)
console.log(derived) // Derived {a: 1, b:2, c: 3}

super 호출 시 주의사항
1. 서브클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브클래스의 constructor에서는 반드시 super를 호출해야 한다.

class Base {}

class Derived extends Base {
  constructor() {
  	// ReferenceError
  }
}
  

2. 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없다.

class Base {}

class Derived extends Base {
  constructor() {
  	// ReferenceError
    this.a = 1
    super()
  }
}

3. super는 반드시 서브클래스의 constructor에서만 호출한다.

super 참조

super을 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

1. 서브클래스의 프로토티입 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 프로터타입 메서드 sayHi를 가리킨다.

2. 서브클래스의 정적 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드 sayHi를 가리킨다.

25.8.6 상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

1. 서브 클래스의 super 호출

자바스크립트 엔진은 클래스를 평가할 때 수퍼클래스와 서브클래스를 구분하기 위해 'base' 또는 'derived'를 값으로 갖는 내부 슬롯 [[ConstructorKind]]를 갖는다.

서브클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 이것이 바로 서브클래스의 constructor에서 super을 호출해야 하는 이유다.

2. 수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩

수퍼클래스의 consturctor 내부의 코드가 실행되기 이전에 암묵적으로 빈 객체를 생성한다. 이 빈 객체가 바로 클래스가 생성한 인스턴스이다. 이때 인스턴스는 수퍼클래스가 생성한 것이다. 하지만 new 연산자와 함께 호출된 클래스가 서브클래스 라는 것이 중요하다. 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브클래스가 생성한 것으로 처리된다.

3. 수퍼클래스의 인스턴스 초기화

수퍼클래스의 constructor가 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.

4. 서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩

super 호출이 종료되고 제어 흐름이 서브클래스 constructor로 돌아온다. 이때 super이 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.

5. 서브클래스 인스턴스 초기화

super 호출 이후, 서브클래스의 constructor에 기술되어 있는 인스턴스 초기화가 실행된다.

6. 인스턴스 반환

클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

Ref

• 이웅모 저, ⌜모던 자바스크립트 Deep Dive⌟, 위키북스