[자바스크립트]모던 자바스크립트 Deep Dive - 25. 클래스

June·2021년 10월 26일
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프로토타입 기반 객체지향 언어는 클래스가 필요 없는 객체지향 프로그래밍 언어다. ES5에서는 클래스 없이도 다음과 같이 생성자 함수와 프로토타입을 통해 객체지향 언어의 상속을 구현할 수 있다.

ES6에서 도입된 클래스는 기존 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍보다 자바나 C#같은 클래스 기반 객체지향 프로그래밍에 익숙한 프로그래머가 빠르게 학습할 수 있도록 새로운 객체 생성 메커니즘을 제시한다.

클래스는 생성자 함수와 매우 유사하게 동작하지만 다음과 같이 몇 가지 차이가 있다.

  1. 클래스를 new 연산자 없이 호출하면 에러가 난다. 하지만 생성자 함수를 new 연산자 없이 호출하면 일반 함수로서 호출된다.

  2. 클래스는 상속을 지원하는 extends와 super 키워드를 제공한다. 하지만 생성자 함수는 extends와 super 키워드를 지원하지 않는다.

  3. 클래스는 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다. 하지만 함수 선언문으로 정의된 생성자 함수는 함수 호이스팅이, 함수 표현식으로 정의한 생성자 함수는 변수 호이스팅이 발생한다.

  4. 클래스 내의 모든 코드에는 암묵적으로 strict mode가 지정되어 실행되며 strict mode를 해제할 수 없다. 하지만 생성자 함수는 암묵적으로 strict mode가 지정되지 않는다.

  5. 클래스의 constructor, 프로토타입 메서드, 정적 메서드는 모두 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 false다. 다시 말해, 열거되지 않는다.

클래스 정의

클래스는 class 키워드를 사용하여 정의한다. 클래스 이름은 생성자 함수와 마찬가지로 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적이다.

class Person {}

일반적이지는 않지만 함수와 마찬가지로 표현식으로 클래스를 정의할 수도 있다. 이때 클래스는 함수와 마찬가지로 이름을 가질 수도 있고, 갖지 않을 수도 있다.

// 익명 클래스 표현식
const Person = class {};

// 기명 클래스 표현식
const Person = class MyClass {};

클래스를 표현식으로 정의할 수 있다는 것은 클래스가 값으로 사용할 수 있는 일급 객체라는 것을 의미한다. 즉, 클래스는 일급 객체로서 다음과 같은 특징을 갖는다.

  • 무명의 리터럴로 생성할 수 있다. 즉, 런타임에 생성이 가능하다.
  • 변수나 자료구조(객체, 배열 등)에 저장할 수 있다.
  • 함수의 매개변수에게 전달할 수 있다.
  • 함수의 반환값으로 사용할 수 있다.

클래스 몸체에서 정의할 수 있는 메서드는 constructor, 프로토타입 메서드, 정적 메서드 세 가지가 있다.

class person {
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }
  
  // 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
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee
// 정적 메서드 호출
Person.sayHello(); // Hello!

클래스 호이스팅

클래스는 함수로 평가된다.

const Person = '';

{ 
  //호이스팅이 발생하지 않는다면 ``이 출력되어야 한다.
  console.log(Person);
  // ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization
  
  // 클래스 선언문
  class Person {}
}

클래스 선언문도 변수 선언, 함수 정의와 마찬가지로 호이스팅이 발생한다. 단, 클래스는 let, const 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅된다. 따라서 클래스 선언문 이전에 일시적 사각지대에 빠지기 때문에 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다.

메서드

constructor

constructor는 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수한 메서드다.

class Person {
  constructor() {}
}

const me = new Person();
console.log(me);

constructor를 생략하면 빈 constructor가 암묵적으로 정의된다. constructor를 생략한 클래스는 빈 constructor에 의해 빈 객체를 생성한다.

프로퍼티가 추가되어 초기화된 인스턴스를 생성하려면 constructor 내부에서 this에 인스턴스 프로퍼티를 추가한다.

class Person {
  constructor() {
    // 고정값으로 인스턴스 초기화
    this.name = 'Lee';
    this.address = 'Seoul';
  }
}

// 인스턴스 프로퍼티가 추가된다.
const me = new Person();
console.log(me); // Person {name: "Lee", address: "Seoul"}

인스턴스를 생성할 때 클래스 외부에서 인스턴스 프로퍼티의 초기값을 전달하려면 다음과 같이 constructor에 매개변수를 선언하고 인스턴스를 생성할 때 초기값을 전달한다. 이때 초기값은 constructor의 매개변수에게 전달된다.

class Person {
  constructor(name, address) {
    this.name = name;
    this.address = address;
  }
}

// 인수로 초기값을 전달한다. 초기값은 constructor에 전달된다.
const me = new Person('Lee', 'Seoul');
console.log(me);

constructor는 별도의 반환문을 갖지 않아야 한다. 이는 new 연산자와 함께 클래스가 호출되면 생성자 함수와 동일하게 암묵적으로 this, 즉 인스턴스를 반환하기 때문이다.

만약 this가 아닌 다른 객체를 명시적으로 반환하면 this, 즉 인스턴스가 반환되지 못하고 return 문에 명시한 객체가 반환된다.

하지만 명시적으로 원시값을 반환하면 원시값 반환은 무시도괴 암묵적으로 this가 반환된다.

이처럼 constructor 내부에서 명시적으로 this가 아닌 다른 값을 반환하는 것은 클래스의 기본 동작을 훼손하므로 반드시 return 문을 생략해야 한다.

프로토타입 메서드

클래스 몸체에서 정의한 메서드는 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식과는 다르게 클래스의 prototype 프로퍼티에 메서드를 추가하지 않아도 기본적으로 프로토타입 메서드가 된다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  
  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
}

const me = new Person('Lee');
me.sayHi();

생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스는 프로토타입 체인의 일원이 된다.

정적 메서드

정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있는 메서드를 말한다.

생성자 함수의 경우 정적 메서드를 생성하기 위해서는 다음과 같이 명시적으로 생성자 함수에 메서드를 추가해야 한다.

// 생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 정적 메서드
Person.sayHi = function() {
  console.log(`Hi!`);
};

// 정적 메서드 호출
Person.sayHi(); // Hi!

클래스에서는 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드(클래스 메서드)가 된다.

class Person {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  
  static sayHi() {
    console.log(`Hi!`);
  }
}

클래스는 클래스 정의(클래스 선언문이나 클래스 표현식)가 평가되는 시점에 함수 객체가 되므로 인스턴스와 달리 별다른 생성 과정이 필요 없다. 따라서 정적 메서드는 클래스 정의 이후 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

정적 메서드는 인스턴스로 호출할 수 없다. 정적 메서드가 바인딩된 클래스는 인스턴스의 프로토타입 체인상에 존재하지 않기 때문이다. 다시 말해, 프로토타입 체인 상에는 클래스가 존재하지 않기 때문에 인스턴스로 클래스의 메서드를 상속받을 수 없다.

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

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 {
  static area(width, height) {
    return width * height;
  }
}

console.log(Square.area(10, 10));

정적 메서드 area는 2개의 인수를 받아 면적을 계산한다. 이때 정적 메서드 area는 인스턴스 프로퍼티를 참조하지 않는다. 만약 인스턴스 프로퍼티를 참조해야 한다면 정적 메서드 대신 프로토타입 메서드를 참조해야 한다.

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

22장에서 살펴보았듯이 메서드 내부의 this는 메서드를 소유한 객체가 아니라 메서드를 호출한 객체, 즉 메서드 이름 앞의 마침표 연산자 앞에 기술한 객체에 바인딩된다.

프로토타입 메서드는 인스턴스로 호출해야 하므로 프로토타입 메서드 내부의 this는 프로토타입 메서드를 호출한 인스턴스를 가리킨다. 위 예제의 경우 square 객체로 프로토타입 메서드 area를 호출했기 때문에 area 내부의 this는 square 객체를 가리킨다.

정적 메서드는 클래스로 호출을 해야하므로 정적 메서드 내부의 this는 인스턴스가 아닌 클래스를 가리킨다. 즉, 프로토타입 메서드와 정적 메서드 내부의 this 바인딩이 다르다.

클래스 또는 생성자 함수를 하나의 네임스페이스로 사용하여 정적 메서드를 모아 놓으면 이름 충돌 가능성을 줄여 주고 관련 함수들을 구조화할 수 있는 효과가 있다. 이 같은 이유로 정적 메서드는 애플리케이션 전역에서 사용할 유틸리티 함수로 정의하지 않고 메서드로 구조화할 때 유용하다.

클래스에서 정의한 메서드의 특징

  1. function 키워드를 생략한 메서드 축약 표현을 사용한다.
  2. 객체 리터럴과는 다르게 클래스에 메서드를 정의할 때는 콤마가 필요 없다.
  3. 암묵적으로 strict mode로 실행된다
  4. for ... in 문이나 Object.keys 메서드 등으로 열거할 수 없다.
  5. 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor다.

클래스의 인스턴스 생성 과정

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩
new 연산자와 함께 클래스를 호출하면 constructor의 내부 코드가 실행되기에 앞서 암묵적으로 빈 객체가 생성된다. 이 빈 객체가 바로 클래스가 생성한 인스턴스다. 이때 클래스가 생성한 인스턴스의 프로토타입으로 클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체가 설정된다. 그리고 암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩된다. 따라서 constructor 내부의 this는 클래스가 생성한 인스턴스를 가리킨다.

2. 인스턴스 초기화
constructor의 내부 코드가 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다. 즉, this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 초기화하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티 값을 초기화한다.

인스턴스 반환
클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

프로퍼티

인스턴스 프로퍼티는 언제나 public 하다. 다행히도 private 한 프로퍼티를 정의할 수 있는 사양이 현재 제안 중에 있다. 25장에 나온다.

접근자 프로퍼티

접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수로 구성된 프로퍼티다.

class Person {
  constructor(firstName, lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
  }
  
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`;
  }
  
  set fullName(name) {
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(' ');
  }
}

me.fullName = 'Heegun Lee';

getter와 setter 이름은 인스턴스 프로퍼티처럼 사용된다. 다시 말해 getter는 호출하는 것이 아니라 프로퍼티처럼 참조하는 형식으로 사용되며, 참조 시에 내부적으로 getter가 호출된다.

클래스 필드 정의 제안

클래스 필드(필드 또는 멤버)는 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 가리키는 용어다.

자바스크립트의 클래스에서 인스턴스 프로퍼티를 선언하고 초기화하려면 반드시 constructor 내부에서 this 프로퍼티를 추가해야 한다. 하지만 자바 클래스에서는 클래스 필드를 마치 변수처럼 클래스 몸체에 this 없이 선언한다.

자바스크립트 클래스에서 인스턴스 프로퍼티를 참조하려면 반드시 this를 사용하여 참조해야 한다. 하지만 자바 클래스에서는 this를 생략 가능하다.

자바스크립트의 클래스 몸체에는 메서드만 선언할 수 있다. 따라서 클래스 몸체에 자바와 유사하게 클래스 필드를 선언하면 문법 에러가 발생한다.

하지만 최신 브라우저에서는 가능하게 해놨는데 이하는 책 참고.

private 필드 정의 제안

최신 사양에는 정의되어 있다. priavte 필드의 선두에는 #을 붙여준다. private 필드를 참조할 때도 #을 붙여줘야 한다.

타입스크립트에는 public, private, protected 다 지원한다.

상속에 의한 할당

클래스 상속과 생성자 함수 상속

프로토타입 기반 상속은 프로토타입 체인을 통해 다른 객체의 자산을 상속받는 개념이지만 상속에 의한 클래스 확장은 기존 클래스를 상속 받아 새로운 클래스를 확장하여 정의하는 것이다.

extends 키워드

상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속받을 클래스를 정의한다.

class Base {}

class Derived extends Base {}

동적 상속

서브클래스의 constructor

super 키워드

super 키워드는 함수처럼 호출할 수도 있고 this와 같이 식별자처럼 참조할 수 있는 특수한 키워드다.

  • super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.
  • super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

super 호출

서브클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브클래스의 constructor에서는 반드시 super를 호출해야 한다.

super 참조

메서드내에서 super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

서브클래스의 super 호출

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

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