[JS Deep Dive] 19장. 프로토타입(1)

lyshine·2023년 5월 18일
ConstructorJavaScript객체객체지향생성자 함수프로토타입
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JS Deep Dive 정리

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객체지향 프로그래밍

자바스크립트는 명령형, 함수형, 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어다.

자바스크립트는 객체 기반의 프로그래밍 언어이며 자바스크립트를 이루고 있는 거의 모든것이 객체다.

  • 객체지향 프로그래밍은 “객체의 집합으로 프로그램을 표현”하려는 프로그래밍 패러다임이다.

  • 객체지향 프로그래밍은 실세계의 실체(사물이나 개념)를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작한다.

    • 실체는 특징이나 성질을 나타내는 “속성”을 가지고 속성을 통해 실체를 인식/구별할 수 있다.
    • 다양한 속성 중에서 프로그램에 필요한 속성만 간추려 내어 표현하는 것을 “추상화”라고 한다.

  • 객체의 상태 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라 부른다.

  • 각 객체는 독립적인 부품이면서 다른 객체와 관계성을 가질 수 있다.

상속과 프로토타입

상속은 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념이다.
어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있다.

  • 상속을 통해 불필요한 중복을 제거한다. (기존의 코드를 적극적으로 재사용한다.)
  • 생성자 함수에 의해 생성된 모든 인스턴스는 동일한 메서드를 중복 소유하게되어 불필요한 메모리 낭비가 이루어진다. ⇒ “상속”을 통해 불필요한 중복을 제거할 수 있다.
  • 프로토타입을 기반으로 상속을 구현한다.
// 생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
}

// Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스가 getArea 메서드를
// 공유해서 사용할 수 있도록 프로토타입에 추가한다.
// 프로토타입은 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있다.
Circle.prototype.getArea = function () {
  return Math.PI * this.radius ** 2;
};

// 인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

// Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 부모 객체의 역할을 하는
// 프로토타입 Circle.prototype으로부터 getArea 메서드를 상속받는다.
// 즉, Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 하나의 getArea 메서드를 공유한다.
console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // true

console.log(circle1.getArea()); // 3.141592653589793
console.log(circle2.getArea()); // 12.566370614359172
  • 생성자 함수가 생성할 모든 인스턴스가 공통적으로 사용할 프로퍼티/메서드를 “프로토타입”에 미리 구현해 두면 생성자 함수가 생성할 모든 인스턴스는 별도의 구현없이 상위(부모) 객체인 프로토타입을 공유해 사용할 수 있다.

프로토타입 객체

프로토타입 객체는 객체지향 프로그래밍의 핵심 개념인 상속을 구현하기 위해 사용된다.
어떤 객체의 상위(부모)객체의 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티/메서드를 제공해 공유한다.

모든 객체는 [[Prototype]]이라는 내부슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조다.

  • [[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 “객체 생성 방식”에 의해 결정된다.
    • 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입 : Object.prototype
    • 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입 : 생성자 함수의 prototype프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체
  • 모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖고 생성자 함수와 연결되어 있다.
  • [[Prototype]] 내부 슬롯에는 직접 접근할 수 없지만,
    • __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 자신의 [[Prototype]] 내부 슬롯이 가리키는 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다.

1. __proto__ 접근자 프로퍼티

모든 객체는 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다.

  • __proto__는 접근자 프로퍼티다.
    • 접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값([[Value]] 프로퍼티 어트리뷰트)을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수 [[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트로 구성된 프로퍼티다.
    • getter/setter 함수를 통해 프로토타입을 취득하거나 할당한다.
  • __proto__접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

    • proto는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 “Object.prototype의 프로퍼티”다.

    • 모든 객체는 상속을 통해 Object.proptotype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

      const person = { name: 'Lee' };

// person 객체는 __proto__ 프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(person.hasOwnProperty('__proto__')); // false

// __proto__ 프로퍼티는 모든 객체의 프로토타입 객체인 Object.prototype의 접근자 프로퍼티다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Object.prototype, '__proto__'));
// {get: ƒ, set: ƒ, enumerable: false, configurable: true}

// 모든 객체는 Object.prototype의 접근자 프로퍼티 __proto__를 상속받아 사용할 수 있다.
console.log({}.__proto__ === Object.prototype); // true
  • __proto__접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유
    • 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서 사용한다.
    • 프로토타입 체인은 단방향 링크드리스트로 구현되어야 한다. (프로퍼티 검색 방향은 한쪽 방향으로만)
  • __proto__접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.
    • 모든 객체가 __proto__접근자 프로퍼티를 사용할 수 있는 것은 아니다.
    • 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득하고 싶은 경우에는 Object.getPrototpyeOf메서드나 Object.setPrototypeOf메서드를 사용할 것을 권장한다.

2. 함수 객체의 prototype 프로퍼티

  • 함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.
    • 생성자 함수로 호출할 수 없는 non-constructor인 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.
  • 생성자 함수의 prototype 프로퍼티와생성자 함수로 찍어낸 객체의 __proto__ 접근자 프로퍼티는 동일한 프로토타입을 가리킨다.
구분소유값사용 주체사용 목적
proto 접근자 프로퍼티모든 객체프로토타입 참조모든 객체객체가 자신의 프로토타입에 접근 또는교체하기 위해 사용
prototype 프로퍼티constructor프로토타입 참조생성자 함수생성자 함수가 자신이 생성할 객체(인스턴스)의프로토타입을 할당하기 위해 사용
//생성자 함수
function Person(name) {
	this.name = name;
}
const me = new Person('Lee');
//결국 Person.prototype과 me.__proto__는 동일한 프로토타입을 가리킨다.
console.log(Person.prototype === me.__proto__);

3. 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

모든 프로토타입은 constructor 프로퍼티를 갖는다.
이 constructor프로퍼티는 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다.
이 연결은 생성자 함수가 생성될 때, 즉 함수 객체가 생성될 때 이뤄진다.

function Person(name) {
	this.name = name;
}
const me = new Person('Lee');
//me 객체의 생성자 함수는 Person
console.log(me.constructor === Person); //true

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

  • 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체는 추상 연산(OrdinaryObjectCreate)를 호출하여 빈 객체를 생성하고 프로퍼티를 추가한다.
  • 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위해 프로토타입이 필요하다.
  • 따라서 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 가상적인 생성자 함수를 갖는다.
    • 프로토타입은 생성자 함수와 더불어 생성되며 prototype, constructor 프로퍼티에 의해 연결되어 있기 때문이다.
    • 다시 말해, 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.
  • 생성자 함수를 리터럴 표기법으로 생성한 객체를 생성한 함수로 생각해도 크게 무리는 없다.
리터럴 표기법생성자 함수프로토타입
객체 리터럴ObjectObject.prototype
함수 리터럴FunctionFunction.prototype

프로토타입의 생성 시점

객체는 리터럴 표기법 또는 생성자 함수에 의해 생성되므로 결국 모든 객체는 생성자 함수와 연결되어 있다.

  • 프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 같이 생성된다. (프로토타입과 생성자 함수 언제나 쌍으로 존재)

1. 사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

  • 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수(함수 선언문, 표현식), 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.
  • 빌트인 생성자 함수가 아닌, 사용자 정의 생성자 함수는
    • 자신이 평가되어 함수 객체로 생성되는 시점에 프로토타입도 더불어 생성되며,
    • 생성된 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

2. 빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

Object, String, Number, Function, Array, RegExp, Date, Promise 등과 같은 빌트인 생성자 함수도 일반 함수와 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다.

  • 모든 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다.
  • 객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화 되어 존재한다.
  • 이후 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면 프로토타입은 생성된 객의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당된다.

객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

객체의 다양한 생성방식
1. 객체 리터럴
2. Object 생성자 함수
3. 생성자 함수
4. Object.create 메서드
5. 클래스(ES6)

  • 다양한 방식은 모두 세부적으로 다르지만,
    • 추상 연산(OrdinaryObjectCreate)에 의해 생성된다는 공통점이 있다.
  • 추상 연산은 필수적으로 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달받고 자신이 생성할 객체에 추가할 프로퍼티 목록을 옵션으로 전달할 수 있다.
    • 추상 연산 OrdinaryObjectCrearte는 빈 객체를 생성한 후,
    • 객체에 추가할 프로퍼티 목록이 인수로 전달된 경우 프로퍼티를 객체에 추가한다.
    • 그리고 인수로 전달받은 프로토타입을 자신이 생성한 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당한 다음,
    • 생성한 객체를 반환한다.
  • 즉 프로토타입은 추상 연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 인수에 의해 결정된다.
    • 이 인수는 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

1. 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

  • 추상연산 호출
    • 추상 연산에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype (즉, 객체리터럴에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype)
const obj = {x:1};

위 객체리터럴이 평가되면 추상연산에 의해 Object 생성자 함수와 Object.prototype과 생성된 객체 사이에 연결이 만들어진다.

  • obj 객체가 자신의 프로토타입인 Object.prototype 객체를 상속받아 메서드를 자유롭게 사용 가능
const obj = {x:1};
// obj.__proto__ = Object.prototype
console.log(obj.constructor === Object); //true
console.log(obj.hasOwnProperty('x')); //true

2. Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

  • 마찬가지로 추상연산 호출
  • 객체 리터럴에 의해 생성된 객체와 동일한 구조를 갖는다.
const obj = new Object();
obj.x = 1;

//Object 생성자 함수에 의해 생성된 obj 객체는 Object.prototype을 상속받는다.
// obj.__proto__ = Object.prototype
console.log(obj.constructor === Object); //true
console.log(obj.hasOwnProperty('x')); //true
  • 객체 리터럴과는 프로퍼티를 추가하는 방식의 차이점
    • 객체 리터럴 방식은 객체리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만
    • Object 생성자 함수 방식은 일단 빈 객체 생성 이후 프로퍼티를 추가해야한다.

3. 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

  • 마찬가지로 추상연산 호출
  • 추상연산에 전달되는 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체
function Person(name) {
	this.name = name;
}
const me = new Person('Lee');
console.log(me.constructor === Person); //true

  • Object.prototype은 다양한 빌트인 메서드를 갖고 있지만, 사용자 정의 생성자 함수 Person과 더불어 생성된 프로토타입 Person.prototype의 프로퍼티는 constructor 뿐이다.

  • 프로토타입에 프로퍼티를 추가/삭제 가능(확장 기능)

function Person(name) {
  this.name = name;
}

// 프로토타입 메서드
Person.prototype.sayHello = function () {
  console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
};

const me = new Person('Lee');
const you = new Person('Kim');

me.sayHello();  // Hi! My name is Lee
you.sayHello(); // Hi! My name is Kim

//hasOwnProperty는 Object.prototype의 메서드다.
console.log(me.hasOwnProperty('name'));//true
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