[JavaScript] 딥다이브 / 25장 클래스

ungnam·2023년 7월 9일

JavaScript deepdive

모던 자바스크립트 딥다이브

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클래스는 프로토타입의 `syntactic sugar`?

사실 클래스 자체도 함수이기 때문에 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 syntactic sugar라고 볼 수도 있다.

단, 클래스와 생성자 함수는 모두 프로토타입 기반의 인스턴스를 생성하지만 정확히 동일하게 동작하지는 않고 아래와 같이 몇 가지 차이가 존재한다.

클래스는 new 연산자 없이 호출하면 에러가 발생하지만, 생성자 함수는 일반 함수로서 호출된다.
클래스는 상속을 위한 extends, super 키워드가 제공되지만, 생성자 함수는 제공되지 않는다.
클래스는 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작하지만, 생성자 함수는 선언문으로 정의된 경우 함수 호이스팅이, 표현식으로 정의된 경우 변수 호이스팅이 발생한다.
클래스는 암묵적으로 strict mode가 적용되어 해제할 수 없으나 생성자 함수는 그렇지 않다.
클래스의 constructor, 프로토타입 메서드, 정적 메서드는 모두 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]] 값이 false이므로 열거되지 않는다.

따라서 클래스를 프로토타입 기반 객체 생성 패턴의 단순한 syntactic sugar로 보기보다 새로운 객체 생성 메커니즘으로 보는 것이 더 합당하다.

클래스 정의

// 클래스 선언문
class Person {}

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

클래스는 class 키워드를 사용하여 정의하며, 클래스명은 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적이다.

클래스를 표현식으로 정의할 수도 있는데 이는 클래스 자체가 함수, 즉 일급 객체이기 때문에 값으로 사용될 수 있다는 것을 의미한다.

클래스 호이스팅

클래스는 함수로 평가되므로 클래스 선언문으로 정의한 클래스는 함수 선언문과 마찬가지로 소스코드 평가 과정에서 평가되어 함수 객체를 생성한다.

이 때 생성되는 함수 객체는 생성자 함수로 호출할 수 있는 constructor에 해당하며, 함수 객체가 생성되는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.

단, 함수 호이스팅이 발생하여 선언문 이전에도 식별자를 참조할 수 있는 생성자 함수와 달리, 클래스의 경우 let, const 키워드처럼 선언문 이전에 참조할 경우 TDZ에 빠지기 때문에 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다.

const Person = '';
{
  console.log(Person); // ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization
  class Person {}
}

var뿐만 아니라 let, const, function(*), class 키워드로 선언된 모든 식별자는 런타임 이전에 선언문이 실행되어 호이스팅되기 때문에 위와 같은 경우에도 uninitialized된 Person 클래스를 우선 참조하게 되어 에러가 발생하게 되는 것이다.

인스턴스 생성

클래스는 함수와 달리 인스턴스를 생성하는 것이 유일한 존재 이유이므로 인스턴스를 생성하기 위해 반드시 new 연산자와 함께 클래스를 호출해야 한다. new 연산자 없이 호출할 경우 TypeError가 발생한다.

만약 기명 클래스 표현식의 클래스 이름을 사용해 인스턴스를 생성하는 경우, 에러가 발생한다. 클래스 이름은 함수 이름처럼 클래스 몸체 내부에서만 유효한 식별자이기 때문이다.

const Person = class MyClass {};

const me = new Person();	// Person {}
const you = new MyClass();	// ReferenceError
console.log(MyClass);		// ReferenceError

메서드

클래스 몸체에서 정의할 수 있는 메서드는 constructor(생성자), 프로토타입 메서드, 정적 메서드의 세 가지가 있으며, 이는 생성자 함수의 방식과 형태적인 면에서 매우 유사하다.

`constructor`

인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 메서드로, constructor라는 이름을 변경할 수 없다.

constructor는 클래스가 평가될 때 메서드로 해석되지 않고 클래스가 평가되어 생성된 함수 객체 코드의 일부가 된다. 다시 말해, 클래스 정의가 평가되면 constructor의 기술된 동작을 하는 함수 객체가 생성된다.

클래스의 constructor 메서드와 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 이름이 같지만 직접적인 관련이 없다. 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 모든 프로토타입이 가지고 있는 프로퍼티로, 생성자 함수를 가리킨다.

constructor는 생성자 함수와 유사하지만 몇 가지 차이가 있다.

constructor는 클래스 내에 최대 한 개만 존재할 수 있다.
constructor는 생략 가능하며, 생략될 경우 빈 constructor가 암묵적으로 정의된다. 이 때 클래스는 빈 constructor에 의해 빈 객체를 생성한다.
프로퍼티가 추가되어 초기화된 인스턴스를 생성하려면 constructor 내부에서 this에 인스턴스 프로퍼티를 추가한다.
클래스 외부에서 인스턴스 프로퍼티의 초기값을 전달하려면 constructor에 매개변수를 선언하고 인스턴스를 생성할 때 초기값을 전달한다.

프로토타입 메서드

클래스 몸체에서 정의한 메서드는 기본적으로 프로토타입 메서드가 된다.

그리고 클래스에 의해 생성된 인스턴스도 프로토타입 체인의 일원이 되어 프로토타입 메서드를 상속받아 사용할 수 있다. 결국 클래스도 생성자 함수와 같이 인스턴스를 생성하는 생성자 함수, 즉 프로토타입 기반의 객체 생성 메커니즘을 가지고 있음을 확인할 수 있다.

정적 메서드

클래스 몸체에서 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드가 된다.
정적 메서드는 클래스가 평가되어 함수 객체가 만들어지는 시점에 클래스에 바인딩되기 때문에 인스턴스를 생성하지 않고 호출이 가능하다. 단, 인스턴스의 프로토타입 체인 상에 위치하지 않기 때문에 인스턴스로 호출할 수 없다.

클래스에서 정의한 메서드의 특징

ES6 메서드 축약 표현을 사용한다.
객체 리터럴과는 다르게 클래스에 메서드를 정의할 때 콤마가 필요 없다.
암묵적으로 strict mode로 실행된다.
for...in 문이나 Object.keys 메서드 등으로 열거할 수 없다. 메서드의 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]] 값이 false이기 때문이다.
내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor이므로 new 연산자와 함께 호출할 수 없다.

클래스의 인스턴스 생성 과정

class Person {
  constructor(name) {
    // 1. constructor 내부 코드가 실행되기에 앞서 암묵적으로 빈 객체 생성
    // 빈 객체가 바로 클래스가 생성할 인스턴스에 해당하며 this에 바인딩된다.
    // 이 때 클래스가 생성할 인스턴스의 프로토타입이 클래스의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.
    console.log(this); // Person {}
    console.log(Object.getPrototype(this) === Person.prototype); // true
    
    // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
    this.name = name;
    
    // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
  }
}

프로퍼티

인스턴스 프로퍼티

constructor 내부에서 정의된 프로퍼티로, ES6의 클래스는 접근 제한자를 지원하지 않기 때문에 인스턴스 프로퍼티는 언제나 public하다.

접근자 프로퍼티

자체적으로 값([[Value]] 내부 슬롯)을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수로 구성된 프로퍼티이다.

class Person {
  constructor(firstName, lastName) {
    // 인스턴스 프로퍼티
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
  }
  
  // 접근자 프로퍼티(getter, setter)
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`;
  }
  set fullName(name) {
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(" ");
  }
}

// 내부적으로 setter 함수 호출
me.fullName = "Ungnam Kim";
// 내부적으로 getter 함수 호출
console.log(me.fullName);

getter와 setter 이름은 호출하는 것이 아닌 프로퍼티처럼 값을 참조하거나 할당하는 형식으로 사용하며, 이 때 내부적으로 getter/setter가 호출된다. 또한 클래스의 메서드는 기본적으로 프로토타입 메서드가 되기 때문에 접근자 프로퍼티 또한 프로토타입 프로퍼티가 된다.

클래스 필드 정의 제안

클래스 필드란 클래스 기반 객체지향 언어에서 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 말한다.
클래스 기반 객체지향 언어인 자바의 경우 클래스 필드를 클래스 내부에서 변수처럼 사용하지만 자바스크립트는 인스턴스 프로퍼티를 추가하고 초기화하기 위해 반드시 constructor 내부에서 this를 사용해야 한다.

그러나 JS에서도 인스턴스 프로퍼티를 마치 클래스 기반 객체지향 언어의 클래스 필드처럼 정의할 수 있는 표준 사양인 Class field declarations가 제안됨에 따라 클래스 필드를 클래스 몸체에 정의할 수 있게 되었다.

class Person {
  // 클래스 필드에 초기값을 할당하지 않으면 undefined를 갖는다.
  name;

  // 함수는 일급 객체이므로 함수를 클래스 필드에 할당하여 메서드를 정의할 수도 있다.
  // 하지만 이 경우 인스턴스 메서드가 되기 때문에 권장하지 않는다.
  getName = function() {
    return this.name;
  }

  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 시 외부의 초기값으로 클래스 필드를 초기화해야 할 필요가 있는 경우
    // constructor에서 클래스 필드를 초기화해야 하며, 이 때 this를 생략할 수 없다.
    this.name = name;
  }
}

const me = new Person("Kim");
console.log(me); // Person {name: "Kim"}
console.log(me.getName()); // Kim

클래스 필드에 화살표 함수를 할당하여 화살표 함수 내부의 this가 인스턴스를 가리키게 하는 경우도 있다.

<body>
  <button class="btn">0</button>
  <script>
    class App {
      constructor() {
        this.$button = document.querySelector('.btn');
        this.count = 0;
    
    	// 이벤트 핸들러 내부의 this는 DOM 요소(this.$button)를 가리킴
        this.$button.onclick = this.increase;
      }
      // 이벤트 핸들러를 화살표 함수로 정의함으로써 this가 상위 스코프(App)의 this인 인스턴스가 된다.
      increase = () => this.$button.textContent = ++this.count;
    }
    new App();
  </script>
</body>

`private` 필드 정의 제안

필드를 정의하거나 참조할 때 선두에 #을 붙여주면 private이 된다. private 필드는 constructor가 아닌 반드시 클래스 몸체에 정의해야 한다.

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

const me = new Person('Lee');
// 클래스 인스턴스를 통한 접근 및 자식 클래스 내부에서의 접근이 불가능하다.
console.log(me.#name); // SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class

이처럼 클래스 외부에서 private에 직접 접근할 수 있는 방법은 없지만 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근하는 방법은 유효하다.

`static` 필드 정의 제안

static public 필드, static private 필드, static private 메서드를 정의할 수 있게 되었다.

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);
console.log(MyMath.increment()); // 11

상속에 의한 클래스 확장

클래스 상속과 생성자 함수 상속

프로토타입 체인을 통해 다른 객체의 자산을 상속받는 개념인 프로토타입 기반 상속과 다르게, 상속에 의한 클래스 확장은 기존 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장하여 정의하는 것이다.

서브 클래스는 상속을 통해 수퍼 클래스의 속성을 그대로 사용하고 자신만의 고유한 속성을 추가하여 확장할 수 있다. 이처럼 상속에 의한 클래스 확장은 코드 재사용 관점에서 매우 유용하다.

`extends` 키워드

// 수퍼(베이스/부모)클래스
class Base {}
// 서브(파생/자식)클래스
class Derived extends Base {}

extends 키워드를 통해 수퍼클래스와 서브클래스 간의 상속 관계를 설정한다. 클래스도 프로토타입을 통해 상속 관계를 구현하므로 클래스 간의 프로토타입 체인이 생성된다. 이를 통해 프로토타입 메서드뿐만 아니라 정적 메서드 또한 상속이 가능해진다.

동적 상속

extends 키워드는 클래스뿐만 아니라 생성자 함수와 같은 constructor를 상속받아 클래스를 확장할 수도 있다. 단, extends 키워드 앞에는 반드시 클래스가 와야 한다.

function Base(a) {
  this.a = a;
}
class Derived extends Base {}

const derived = new Derived(1);
console.log(derived); // Derived {a: 1}

서브클래스의 `constructor`

서브클래스에서 constructor를 생략하면 다음과 같은 constructor가 암묵적으로 정의된다. 이 때 args는 new 연산자와 함께 클래스를 호출할 때 전달한 인수의 리스트이다.
-> constructor(...args) { super(...args); }

수퍼클래스와 서브클래스 모두 constructor를 생략하면 빈 객체가 생성된다.

`super` 키워드

`super`를 호출하는 경우

super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.

class Base {
  constructor(a, b) {
    this.a = a;
    this.b = b;
  }
}

// 수퍼클래스의 constructor 내부에서 추가한 프로퍼티를 그대로 갖는
// 인스턴스를 생성하는 경우 서브클래스의 constructor를 생략할 수 있다.
class Derived1 extends Base {
  // constructor(...args) { super(...args); }
}

class Derived2 extends Base {
  // 1, 2, 3이 constructor의 매개변수에 전달
  constructor(a, b, c) {
    // super 호출을 통해 Base 클래스의 constructor에 일부가 전달
    super(a, b);
    this.c = c;
  }
}

const derived = new Derived2(1, 2, 3);
console.log(derived); // Derived {a: 1, b: 2, c: 3}

super를 호출할 때 주의사항은 다음과 같다.

서브클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브클래스의 constructor에서는 반드시 super를 호출해야 한다.
서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전까지는 this를 참조할 수 없다.
super를 서브클래스가 아닌 클래스의 constructor나, 함수에서 호출하면 에러가 발생한다.

`super`를 참조하는 경우

super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

서브클래스의 프로토타입 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 프로토타입 메서드 sayHi를 가리킨다.

class Base {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
  
  sayHi() {
    return `Hi! ${this.name}`;
  }
}

class Derived extends Base {
  sayHi() {
    return `${super.sayHi()}. How are you doing?`;
  }
}

const derived = new Derived("Lee");
console.log(Derived.sayHi()); // Hi Lee. How are you doing?

즉, super는 자신을 참조하고 있는 메서드(Derived.sayHi)가 바인딩되어 있는 객체(Derived.prototype)의 프로토타입(Base.prototype)을 가리켜야 한다는 것이다.
이를 위해 서브클래스의 프로토타입 메서드는 내부 슬롯 [[HomeObject]]를 가지며, 여기에는 자신을 바인딩하고 있는 객체가 들어있다.

따라서 Derived.sayHi 메서드의 [[HomeObject]]가 Derived.prototype이 되기 때문에 메서드 내부의 super 참조는 Base.prototype으로 결정된다. 그러므로 super.sayHi가 가리키는 값은 Base.prototype.sayHi가 된다.

주의할 점은 [[HomeObject]]를 갖는 함수는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의된 함수로 한정되며, 나머지의 경우 super 참조가 불가능하다. 객체 리터럴에서도 메서드 축약 표현으로 메서드를 정의한 경우 super 참조가 가능해진다.

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

class Base {
  static sayHi() {
    return "Hi!";
  }
}

class Derived extends Base {
  static sayHi() {
    return `${super.sayHi()} How are you doing?`;
  }
}

console.log(Derived.sayHi()); // Hi! How are you doing?

상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

서브클래스의 super 호출
서브클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 이것이 바로 서브클래스의 constructor에서 반드시 super를 호출해야 하는 이유다.
수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩
수퍼클래스의 constructor 내부의 코드가 실행되기 이전에 암묵적으로 빈 객체가 생성되고 this에 바인딩된다. 이 this는 수퍼클래스가 생성한 인스턴스에 해당하지만, new 연산자와 함께 호출된 함수를 가리키는 new.target은 서브클래스를 가리킨다. 따라서 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브클래스가 생성한 것으로 처리된다.
수퍼클래스의 인스턴스 초기화
this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티를 초기화한다.
서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩
super 호출이 종료되고 제어 흐름이 서브클래스 constructor로 돌아온다. 이때 서브클래스는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고 super가 반환한 인스턴스를 this에 바인딩하여 그대로 사용한다.
이처럼 super가 호출되지 않으면 인스턴스를 생성하지 않으며 this 바인딩도 불가능하다. 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전 this를 참조할 수 없는 이유도 바로 이 때문이다.
서브클래스의 인스턴스 초기화
this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티를 초기화한다.
인스턴스 반환
클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

표준 빌트인 생성자 함수 확장

Array, String, Number와 같은 표준 빌트인 객체도 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 생성자 함수이므로 extends 키워드를 통해 확장이 가능하다.

class MyArray extends Array {
  uniq() {
    return this.filter((v, i, self) => self.indexOf(v) === i);
  }
  average() {
    return this.reduce((pre, cur) => pre + cur, 0) / this.length;
  }
}

// MyArray 클래스가 생성한 인스턴스는 Array.prototype과 MyArray.prototype의 모든 메서드를 사용할 수 있다.
const myArray = new MyArray(1, 1, 2, 3);

// 이 때 Array.prototype.map과 같이 새로운 배열을 반환하는 메서드도 MyArray 클래스의 인스턴스를 반환한다.
// 따라서 아래와 같은 메서드 체이닝이 가능해진다.
console.log(myArray.map(v => v * 2).uniq().average()); // 4

ungnam

꾸준함을 잃지 말자.

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[JavaScript] 딥다이브 / 25장 클래스

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클래스는 프로토타입의 `syntactic sugar`?

클래스 정의

클래스 호이스팅

인스턴스 생성

메서드

`constructor`

프로토타입 메서드

정적 메서드

클래스에서 정의한 메서드의 특징

클래스의 인스턴스 생성 과정

프로퍼티

인스턴스 프로퍼티

접근자 프로퍼티

클래스 필드 정의 제안

`private` 필드 정의 제안

`static` 필드 정의 제안

상속에 의한 클래스 확장

클래스 상속과 생성자 함수 상속

`extends` 키워드

동적 상속

서브클래스의 `constructor`

`super` 키워드

`super`를 호출하는 경우

`super`를 참조하는 경우

상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

표준 빌트인 생성자 함수 확장

[JavaScript] 딥다이브 / 24장 클로저

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인스턴스 생성

메서드

constructor

프로토타입 메서드

정적 메서드

클래스에서 정의한 메서드의 특징

클래스의 인스턴스 생성 과정

프로퍼티

인스턴스 프로퍼티

접근자 프로퍼티

클래스 필드 정의 제안

private 필드 정의 제안

static 필드 정의 제안

상속에 의한 클래스 확장

클래스 상속과 생성자 함수 상속

extends 키워드

동적 상속

서브클래스의 constructor

super 키워드

super를 호출하는 경우

super를 참조하는 경우

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`private` 필드 정의 제안

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