모던 자바스크립트 Deep Dive - 14 전역 변수의 문제점

해당 게시물은 모던 자바스크립트 Deep Dive 책을 인용 및 참고하여 작성했음을 알려드립니다.

전역 변수의 문제점

변수의 생명 주기

지역 변수의 생명 주기

• 변수에는 생물처럼 생성되고 소멸되는 생명 주기(life ctcle)가 있다.

• 변수에 생명 주기가 없다면? 한번 선언된 변수는 프로그램을 종료하지 않는 한 영원히 메모리 공간을 점유한다.

• 전역 변수의 생명 주기는 애플리케이션의 생명 주기와 같지만, 함수 내부에 선언된 지역 변수는 함수가 호출되면 생성되고 함수가 종료하면 소멸한다. 즉, 변수는 자신이 선언된 위치에서 생성되고 소멸한다.

• 함수 내부에서 선언한 변수는 함수가 호출된 직후에 함수 몸체의 코드가 순차적으로 실행되기 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 일치한다.

• 변수는 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이라고 했다. 그렇다면 변수의 생명 주기는 메모리 공간이 확보된 시점부터 메모리 공간이 해제되어 가용 메모리 풀에 반환되는 시점까지다.

• 호이스팅은 스코프를 단위로 동작한다. 전역 변수 호이스팅은 전역 스코프의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하여 전역 변수는 전역 전체에 유효하며, 지역 변수 호이스팅은 지역 스코프의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하여 지역 변수는 함수 전체에서 유효하다.

  var x = "global";
  
  function foo() {
    console.log(x); // undefined
    var x = "local";
  }
  
  foo();
  console.log(x); // global

전역 변수의 생명 주기

• 전역 코드는 함수 호출 같은 진입점이 없기 때문에 코드가 로드되자마자 곧바로 해석되고 실행되며 마지막 문이 실행되어 더 이상 실행할 문이 없으면 종료한다.

• var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체 프로퍼티가 된다. 전역 객체의 생명 주기와 일치하다는 뜻이다.

전역 객체?
전역 객체는 코드가 실행되기 이전 단계에서 자바스크립트 엔진에 의해 다른 객체보다 먼저 생성되는 특수한 객체다. 전역 객체는 클라이언트 사이드 환경(브라우저)에서는 window, 서버 사이드 환경(Node.js)에서는 global 객체를 의미한다.

• var로 선언한 전역 변수는 브라우저 환경에서 window 이므로 window의 프로퍼티다. 전역 객체 window는 웹페이지를 닫기 전까지 유효하기 때문에 var로 선언한 전역 변수는 웹페이지를 닫을 때까지 유효하다. var로 선언한 전역 변수 생명 주기는 전역 객체의 생명 주기와 일치한다.

전역 변수의 문제점

암묵적 결합

• 전역은 코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수를 사용하겠다는 것이므로 암묵적 결합을 허용하는 것이다. 변수의 유효 범위가 클수록 코드 가독성은 나빠지고 의도치 않은 상태 변경이 될 수 있다.

긴 생명 주기

• 전역 변수는 생명 주기가 길다. 지역 변수는 전역 변수보다 생명 주기가 훨씬 짧다.

스코프 체인 종점

• 변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색되는데 이는 스코프 체인 상에서 종점에 존재하기 때문이다. 검색 속도 차이는 그다지 크지 않지만 전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다.

네임스페이스 오염

• 자바스크립트는 파일이 분리되어도 하나의 전역 스코프를 공유하기 때문에 다른 파일 내에 동일한 이름의 전역 변수나 전역 함수가 같은 스코프 내에 존재하면 예상치 못한 결과를 가져올 수 있다.

전역 변수의 사용을 억제하는 방법

• 지역 변수를 사용해야 한다. 변수 스코프는 좁을수록 좋다. 전역 변수를 사용하지 말라는 것이 아닌 무분별한 전역 변수의 남발을 억제해야 한다.

즉시 실행 함수

• 함수 정의와 동시에 호출되는 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출된다.

• 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다.

  (function () {
    var foo = 10; // 즉시 실행 함수 지역 변수
  })();
  
  console.log(foo); // ReferenceError

• 이와 같은 방법은 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리 등에 자주 사용된다.

네임스페이스 객체

• 전역에 네임스페이스 역할을 담당할 객체를 생성하고 전역 변수처럼 사용하고픈 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법

  var APP = {}; // 전역 네임스페이스 객체
  
  APP.name = "Kim";
  
  console.log(APP.name); // Kim

• 네임스페이스 객체에 또 다른 네임스페이스 객체를 프로퍼티로 추가해서 네임스페이스를 계층적으로 구성할 수도 있다.

  var APP = {}; // 전역 네임스페이스 객체
  
  APP.person = {
    name: "Kim",
    address: "Seoul",
  };
  
  console.log(APP.person.name); // Kim

• 네임스페이스를 분리해서 식별자 충돌을 방지를 할 수 있으나 네임스페이스 객체 자체가 전역 변수에 할당되므로 그다지 유용해 보이지는 않다.

모듈 패턴

• 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다. 모듈 패턴은 자바스크립트의 강력한 기능인 클로저를 기반으로 동작한다.

• 모듈 패턴은 전역 변수 억제와 캡슐화까지 구현할 수 있다.

캡슐화?
캡슐화는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.즉, 프로퍼티와 메서드를 하나로 묶는 것. 캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이것을 은닉이라 한다.

• 자바스크립트는 대부분의 객체지향 프로그래밍에서 구사하는 public, private, protected 등의 접근 제한자를 제공하지 않는다. 모듈 패턴은 전역 네임스페이스 오염 방지와 한정적이지만 정보 은닉을 구현하기 위해 사용한다.

  var Counter = (function () {
    // private 변수
    var num = 0;
  
    // 외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼티로 추가한 객체를 반환
    return {
      증가() {
        return ++num;
      },
      감소() {
        return --num;
      },
    };
  })();
  
  // private 변수는 외부 노출되지 않음
  console.log(Counter.num); // undefined
  
  console.log(Counter.증가()); // 1
  console.log(Counter.증가()); // 2
  console.log(Counter.감소()); // 1
  console.log(Counter.감소()); // 0

  위 예제에서 즉시 실행 함수는 Counter 객체를 반환한다. 이 객체는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담아 반환하는데 외부에 노출되기 때문에 퍼블릭 멤버(public member) 다. 외부로 노출하고 싶지 않은 변수나 함수는 반환하는 객체에 넣지 않으면 된다. 이는 외부에서 접근할 수 없기 때문에 프라이빗 멤버(private member) 가 된다. 위 예제에서 num 변수가 private 변수다.

ES6 모듈

• ES6 모듈을 사용하면 전역 변수를 사용할 수 없다. ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다.

• 모듈 내에서 var로 전언한 변수는 전역 변수도 아니며 window 객체의 프로퍼티도 아니다.

• scrpit 태그에 type="module" 어트리뷰트를 추가하면 로드된 자바스크립트 파일은 모듈로 동작한다. 모듈 파일 확장자는 mjs를 권장한다.

  <script type="module" src="app.mjs"></script>

• 트랜스파일링이나 번들링이 필요하기 때문에 아직까지는 브라우저가 지원하는 ES6 모듈 기능보다는 웹팩(Webpack)등의 모듈 번들러를 사용하는 것이 일반적이다.