클래스는 프로토타입의 문법적 설탕인가?

자바스크립트는 프로토타입 기반 객체지향 언어다. 그래서 자바스크립트는 클래스가 필요 없는 언어다. ES5에서는 클래스 없이도 생성자 함수와 프로토타입을 통해 객체지향 언어의 상속을 구현할 수 있다.

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

  // 프로토타입 메서드
  Person.prototype.sayHi = function () {
    console.log('Hi! My name is ' + this.name);
  };

  return Person;
})();

하지만 클래스 기반 언어에 익숙한 프로그래머들에게는 이런 프로토타입 기반 프로그래밍 방식이 혼란을 야기하여 장벽처럼 인식되었다.

ES6부터 도입된 클래스는 자바나 C# 같은 클래스 기반 객체지향 프로그래밍에 익숙한 프로그래머들이 빠르게 학습할 수 있도록 클래스 기반 객체지향 프로그래밍언어와 매우 유사한 새로운 객체 생성 매커니즘을 제시한다.

ES6가 기존 프로토타입 기반의 객체지향 모델을 폐지하고 클래스 기반의 객체지향모델을 제공하는 것은 아니다. 내부적으로 클래스는 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 문법적 설탕이라고 볼 수 있다.

그렇다고 클래스와 생성자 함수가 정확히 동일하게 동작하지는 않는다. 클래스는 생성자 함수보다 엄격하며 생성자 함수에서 제공하지 않는 기능도 제공한다.

1. 클래스를 new 연산자 없이 호출하면 에러가 발생한다. 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.

클래스는 생성자 함수 기반의 객체 생성보다 견고하고 명료하며 특히 상속 관계 구현을 더욱 간결하고 명료하게 한다. 따라서 클래스를 프로토타입 기반 객체 생성 패턴의 단순한 문법적 설탕이라고 보기보다는 새로운 객체 생성 메커니즘으로 보는 것이 좀 더 합당하다.

클래스 정의

class 키위드를 통해 정의하고 이름은 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적이다.

class Person {}

// 일반적이진 않지만 아래의 방식으로 정의하는 것도 가능하다.

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

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

즉, 클래스는 일급 객체이다. 일급 객체로서 클래스의 특징은 다음과 같다.

• 무영의 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.

자세히 말하면 클래스는 함수이다. 즉, 값처럼 사용할 수 있는 일급 객체이다.

클래스의 몸체에는 constructor(생성자), 프로토타입 메서드, 정적 메서드 이렇게 세 가지의 메서드를 정의할 수 있다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    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!

• 클래스와 생성자 함수의 정의 방식 비교

클래스 호이스팅

클래스는 함수로 평가된다.

class Person {}

console.log(typeof Person); // function

클래스는 함수 선언문과 같이 런타임 이전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성한다.

이때 클래스가 평가되어 생성된 함수 객체는 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor다. 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 같이 생성되는데, 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재하기 때문이다.

클래스는 정의 이전에 참조할 수 없어 마치 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 보이지만 아니다.

console.log(Person);
// ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization

class Person {}

호이스팅이 발생하지 않았다면 ''이 출력되어야 한다.

const Person = '';

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

  class Person {}
}

클래스는 let, const 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅되어 선언문 이전에는 호이스팅이 발생하지 않은 것처럼 동작한다.

인스턴스 생성

클래스는 new 연산자와 함께 호출되어 인스턴스를 생성한다.

class Person {}

let me = new Person();

함수는 new 연산자 여부에 따라 일반함수와 인스턴스를 생성하는 생성자 함수로 동작이 나눠지지만 클래스는 인스턴스를 생성하는 것이 목적이므로 반드시 new와 함게 호출해야한다.

let me = Person();
// TypeError: Class constructor Person cannot be invoked without 'new'

메서드

constructor

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

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }
}

클래스는 평가되어 함수 객체가 된다. 함수와 동일하게 프로토타입과 연결되어 있으며 자신의 스코프체인을 구성한다.

prototype 프로퍼티가 가리키는 프로토타입 객체의 constructor 프로퍼티는 클래스 자신을 가리키고 있다. 이는 클래스가 인스턴스를 생성하는 생성자 함수라는 것으 의미한다.

때문에 생성자 함수와 마찬가지로 constructor 내부에서 this에 추가한 프로퍼티가 인스턴스 프로퍼티가 된다.

constructor는 메서드로 해석되는 것이 아니라 클래스가 평가되어 생성한 함수 객체 코드의 일부가 된다. 때문에 위 사진들에서 constructor 메서드를 찾아볼 수 없다.(프로토타입의 constructor 프로퍼티와 클래스의 constructor 메서드는 서로 관련이 없다.)

constructor 메서드는 다음과 같은 특징이 있다.

1. 클래스 내에 한 개만 존재할 수 있다.

   class Person {
   	constructor() {}
   	constructor() {}
   }
   // SyntaxError: A class may only have one constructor
   

2. constructor를 생략하면 암묵적으로 빈 constructor가 정의된다.

   class Person {}
   
   const me = new Person();
   console.log(me); // Person {}
   

3. 프로퍼티가 추가되어 초기화된 인스턴스를 생성하려면 constructor 내부에서 this 인스턴스 프로퍼티를 추가한다.

   class Person {
     constructor() {
       // 고정값으로 인스턴스 초기화
       this.name = 'Lee';
       this.address = 'Seoul';
     }
   }
   
   const me = new Person();
   console.log(me); // Person {name: "Lee", address: "Seoul"}
   

4. 클래스 외부의 값으로 프로퍼티가 초기화된 인스턴스를 생성하려면 constructor에 매개변수를 선언하고 인스턴스를 생성할 때 초기값을 전달한다.

   class Person {
     constructor(name, address) {
       // 인수로 인스턴스 초기화
       this.name = name;
       this.address = address;
     }
   }
   
   const me = new Person('Lee', 'Seoul');
   console.log(me); // Person {name: "Lee", address: "Seoul"}
   

5. 생성자는 별도의 반환문을 가져선 안된다. 암묵적으로 this를 반환하기 때문에 명시적으로 객체를 반환하면 this가 반환되지 못하고 명시한 객체가 반환된다.

   class Person {
     constructor(name) {
       this.name = name;
   
       return {};
     }
   }
   
   // constructor에서 명시적으로 반환한 빈 객체가 반환된다.
   const me = new Person('Lee');
   console.log(me); // {}
   

프로토타입 메서드

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

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

  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi My name is ${this.name}`);
  }
}

생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스는 프로토타입 체인의 일원이 된다.

// me 객체의 프로토타입은 Person.prototype이다.
Object.getPrototypeOf(me) === Person.prototype; // true
me instanceof Person; // true

// Person.prototype의 프로토타입은 Object.prototype이다.
Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype; // true
me instanceof Object; // true

// me 객체의 constructor는 Person 클래스다.
me.constructor === Person; // true

클래스 몸체에 정의한 메서드는 인턴스의 프로토타입에 존재하는 프로토타입 메서드가 된다. 인스턴스는 프로토타입 메서드를 상속받아 사용할 수 있다.

프로토타입 체인은 모든 객체 생성 방식(객체 리터럴, 생성자 함수, Object.create 메서드 등)뿐만 아니라 클래스에 의해 생성된 인스턴스에도 동일하게 적용된다. 생성자 함수의 역할만 클래스가 할 뿐이다.

결국 클래스는 인스턴스를 생성하는 생성자함수라고 볼 수 있고, 클래스는 프로토타입 기반의 객체 생성 매커니즘이다.

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.

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

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

// 정적 메서드 호출
Person.sayHi(); // Hi!

클래스에서는 static 키워드를 붙이면 정적 메서드가 된다.

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

  // 정적 메서드
  static sayHi() {
    console.log(`Hi!`);
  }
}

정적 메서드는 클래스에 바인딩된 메서드가 된다. 클래스는 함수 객체로 평가되므로 자신의 프로퍼티/메서드를 소유할 수 있다.

// 정적 메서드는 인스턴스 생성 과정 없이 클래스 정의 이후 바로 사용할 수 있다.
Person.sayHi(); // Hi

// 프로토타입 체인 상에 존재하지 않기 때문에 인스턴스로 클래스의 메서드를 호출할 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.

메서드 내부의 this는 메서드를 소유한 객체가 아니라 메서드를 호출한 객체, 즉 메서드 이름 앞의 마침표(.) 연산자 앞에 기술한 객체에 바인딩 된다. 정적 메서드는 클래스로 호출해야 하므로 정적 메서드 내부의 this는 인스턴스가 아닌 클래스를 가리킨다. 즉, 프로토타입 메서드와 정적 메서드 내부의 this 바인딩이 다르다.

따라서 내부에서 인스턴스 프로퍼티를 참조할 필요가 있다면 프로토타입 메서드로 정의 후 this를 사용해야 한다.

물론 this를 사용하지 않더라도 프로토타입 메서드로 정의할 수 있다. 하지만 반드시 인스턴스를 생성한 다음 호출해야 하므로 this를 사용하지 않는다면 정적 메서드로 정의하는 것이 좋다.

Math.max(1, 2, 3); // 3
Number.isNaN(NaN); // true
JSON.stringify({ a: 1 }); //. "{"a":1}"
Object.is({}, {}); // false
Reflect.has({ a: 1 }, 'a'); // true

정적 메서드는 애플리케이션 전역에서 사용할 유틸리티 함수를 전역 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. 즉, 프로퍼티 열거 가능 여부를 나타내는 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 false다.
5. 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor다. 따라서 new 연산자와 함께 호출할 수 없다.

클래스의 인스턴스 생성 과정

생성자 함수의 인스턴스 생성과정과 유사한 과정을 거쳐 인스턴스가 생성된다.

new 연산자와 함께 클래스를 호출하면 생성자 함수와 마찬가지로 클래스의 내부 메서드 [[Construct]]가 호출되면서 다음과 같은 과정을 거쳐 인스턴스가 생성된다.

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩

   • new 연산자와 함께 클래스를 호출하면 constructor 내부 코드가 실행되기 전 암묵적으로 빈 객체가 생성된다. 이 빈 객체가 이후 반환되는 인스턴스이다.
   • 클래스가 생성한 인스턴스의 프로토타입으로 클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체가 설정된다.
   • 암묵적으로 생성된 빈 객체(인스턴스)가 this에 바인딩되어 constructor 내부의 this는 클래스가 생성한 인스턴스를 가리킨다.

2. 인스턴스 초기화

   • constructor 내부의 코드가 실행되고 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다. constructor가 생력되었다면 초기화도 생략된다.

3. 인스턴스 반환

   • 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

class Person {
  constructor(name) {
    // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // Parson {}
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === Person.prototype); // true

    // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
    this.name = name;

    // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
  }
}

프로퍼티

인스턴스 프로퍼티

인스턴스 프로퍼티는 constructor 내부에서 정의해야 한다.

class Person {
  constructor(name) {
    // 인스턴스 프로퍼티
    this.name = name;
  }
}

const me = new Person('Lee');
console.log(me); // Person {name: 'Lee'}

constructor 내부 코드가 실행되기 이전에 constructor 내부의 this에는 이미 클래스가 암묵적으로 생성한 인스턴스인 빈 객체가 바인딩되어 있다. 생성자 함수에서 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 정의하는 것처럼 constructor 내부에서 this에 인스턴스 프로퍼티를 추가한다. 이로써 인스턴스에 프로퍼티가 추가되어 인스턴스가 초기화된다.

class Person {
  #age;
  constructor(name, age) {
    // 인스턴스 프로퍼티
    this.name = name; // name 프로퍼티는 public
    this.#age = age;
  }
}

const me = new Person('Lee', 20);

// name은 public하다.
console.log(me.name); // Lee
// age는 private
console.log(me.#age); // Private field '#name' must be declared in an enclosing class

ES6의 클래스는 다른 객체지향 언어처럼 private, public, protected 키워드와 같은 접근 제한자를 지원하지 않는다. 따라서 인스턴스 프로퍼티는 언제나 public하다.(ES2022애 private 추가됨)

접근자 프로퍼티

접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값을 가지지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수로 구성된 프로퍼티이다.

const person = {
  // 데이터 프로퍼티
  firstName: 'Ungmo',
  lastName: 'Lee',

  // fullName은 접근자 함수로 구성된 접근자 프로퍼티다.
  // getter 함수
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`;
  },
  // setter 함수
  set fullName(name) {
    // 배열 디스트럭처링 할당: "36.1. 배열 디스트럭처링 할당" 참고
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(' ');
  },
};

// 데이터 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조.
console.log(`${person.firstName} ${person.lastName}`); // Ungmo Lee

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 저장
// 접근자 프로퍼티 fullName에 값을 저장하면 setter 함수가 호출된다.
person.fullName = 'Heegun Lee';
console.log(person); // {firstName: "Heegun", lastName: "Lee"}

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조
// 접근자 프로퍼티 fullName에 접근하면 getter 함수가 호출된다.
console.log(person.fullName); // Heegun Lee

// fullName은 접근자 프로퍼티다.
// 접근자 프로퍼티는 get, set, enumerable, configurable 프로퍼티 어트리뷰트를 갖는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(person, 'fullName'));
// {get: ƒ, set: ƒ, enumerable: true, configurable: true}

클래스에서도 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

class Person {
  constructor(firstName, lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
  }

  // fullName은 접근자 함수로 구성된 접근자 프로퍼티다.
  // getter 함수
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`;
  }

  // setter 함수
  set fullName(name) {
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(' ');
  }
}

const me = new Person('Ungmo', 'Lee');

// 데이터 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조.
console.log(`${me.firstName} ${me.lastName}`); // Ungmo Lee

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 저장
// 접근자 프로퍼티 fullName에 값을 저장하면 setter 함수가 호출된다.
me.fullName = 'Heegun Lee';
console.log(me); // {firstName: "Heegun", lastName: "Lee"}

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조
// 접근자 프로퍼티 fullName에 접근하면 getter 함수가 호출된다.
console.log(me.fullName); // Heegun Lee

// fullName은 접근자 프로퍼티다.
// 접근자 프로퍼티는 get, set, enumerable, configurable 프로퍼티 어트리뷰트를 갖는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Person.prototype, 'fullName'));
// {get: ƒ, set: ƒ, enumerable: false, configurable: true}

접근자 프로퍼티는 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수, getter함수와 setter 함수로 구성되어 있다.

• getter: 인스턴스가 프로퍼티에 접근할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요할 때 사용하고 메서드 이름 앞에 get 키워드를 사용해 정의한다.
• setter: 인스턴스가 프로퍼티에 값을 할당할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요할 때 사용하고 메서드 이름 앞에 set 키워드를 사용해 정의한다.

그리고 getter, setter의 이름은 인스턴스 프로퍼티처럼 사용된다.

즉, getter는 호출하는 것이 아니라 프로퍼티처럼 참조되는 형식으로 사용하며, 참조 시에 내부적으로 getter가 호출된다. setter도 마찬가지로 호출하는 것이 아니라 프로퍼티처럼 값을 할당하는 형식으로 사용하며, 할당 시에 내부적으로 setter가 호출된다.

• getter -> 뭔가를 취득할 때 사용 -> 뭔가를 반환한다
• setter -> 뭔가를 프로퍼티에 할당할 때 사용 -> 매개변수 필요

이 때 setter는 단 하나의 값만 할당받기 때문에 하나의 매개변수만 선언할 수 있다.

클래스의 메서드는 기본적으로 프로토타입의 메서드가 된다. 따라서 클래스의 접근자 프로퍼티 또한 인스턴스 프로퍼티가 아닌 프로토타입의 프로퍼티가 된다.

// Object.getOwnPropertyDescriptor는 비열거형을 포함한 모든 프로퍼티의 이름을 반환함(상속은 제외)
Object.getOwnPropertyDescriptor(me); // ['firstName', 'lastName'] -> fullName이 인스턴스의 프로퍼티에 없음
Object.getOwnPropertyDescriptor(Object.getPrototypeOf(me)); // ['constructor', 'fullName'] -> me의 프로토타입의 프로퍼티에 fullName이 존재함

클래스 필드 정의 제안

클래스 필드란? 클래스 기반 객체지향 언어에서 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티를 말함

class Person {
  // 클래스 필드
  name = 'Lee';
}

const me = new Person();
console.log(me); // Person {name: 'Lee'}

this는 클래스의 constructor와 메서드 내에서 유효하기 때문에 클래스 필드를 정의할 때는 this에 클래스 필드를 바인딩헤서는 안 된다.

class Person {
  this.name = '' // SyntaxError: Unexpected token '.'
}

클래스 필드를 참조할 때 자바스크립트에서는 this를 반드시 사용해야한다. (자바 같은 클래스 기반 객체지향 언어와는 다른점)

class Person {
  // 클래스 필드
  name = 'Lee';

  constructor() {
    console.log(name); // ReferenceError: name is not defined
  }
}

new Person();

클래스필드에 초기값을 할당하지 않으면 undefined가 할당된다.

class Person {
  // 클래스 필드
  name;
}

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

인스턴스를 생성할 때 받은 값으로 constructor에서 클래스 필드를 초기화할 수 있다.

class Person {
  // 클래스 필드
  name;

  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

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

하지만 이 경우에는 클래스필드를 선언해두지 않아도 된다. 클래스가 생성한 인스턴스에 클래스 필드에 해당하는 프로퍼티가 없다면 자동으로 추가된다.

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

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

함수는 일급객체이기 때문에 클래스 필드를 통해 메서드를 정의할 수 있다.

class Person {
  name = 'Lee';

  getName = function () {
    return this.name;
  };
}

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

하지만 모든 클래스 필드는 인스턴스의 프로퍼티가 되기 때문에 이 함수는 프로토타입 메서드가 아닌 인스턴스의 메서드가 된다. 따라서 클래스 필드에 함수를 할당하는 것은 권장되지 않는다.

• 클래스 필드와 화살표 함수

  클래스 필드에 화살표 함수를 할당하여 함수 내부의 this가 인스턴스를 가리키도록 하는 경우도 있다. 하지만 이 경우 인스턴스가 여러 개 생성된다면 메모리 손해를 감수해야한다.

  <!DOCTYPE html>
  <html>
    <body>
      <button class="btn">0</button>
      <script>
        class App {
          constructor() {
            this.$button = document.querySelector('.btn');
            this.count = 0;
  
            // increase 메서드를 이벤트 핸들러로 등록
            // 이벤트 핸들러 increase 내부의 this는 DOM 요소(this.$button)를 가리킨다.
            // 하지만 increase는 화살표 함수로 정의되어 있으므로
            // increase 내부의 this는 인스턴스를 가리킨다.
            this.$button.onclick = this.increase;
  
            // 만약 increase가 화살표 함수가 아니라면 bind 메서드를 사용해야 한다.
            // $button.onclick = this.increase.bind(this);
          }
  
          // 인스턴스 메서드
          // 화살표 함수 내부의 this는 언제나 상위 컨텍스트의 this를 가리킨다.
          increase = () => (this.$button.textContent = ++this.count);
        }
        new App();
      </script>
    </body>
  </html>
  

• 정리

  • 클래스 필드 정의 제안으로 인해 인스턴스 프로퍼티를 정의하는 방식이 두 가지가 되었다.
    1. constructor에서 외부의 초기값으로 프로퍼티를 정의하는 방식
    2. 클래스 필드 정의

private 필드 정의 제안

• ES2022부터 지원

자바스크립트는 캡슐화를 완전하게 지원하지 않는다. ES6의 클래스는 private, public, protected 키워드와 같은 접근 제한자를 지원하지 않는다. 참고로 타입스크립트는 모두 지원한다.

• private 필드의 선두에 #을 붙여준다.
• private 필드를 참조할 때도 #을 붙여준다.

class Person {
  #age;
  constructor(name, age) {
    // 인스턴스 프로퍼티
    this.name = name; // name 프로퍼티는 public
    this.#age = age;
  }
}

const me = new Person('Lee', 20);

// name은 public하다.
console.log(me.name); // Lee
// age는 private
console.log(me.#age); // Private field '#name' must be declared in an enclosing class

private 필드는 클래스 내부에서만 접근할 수 있고, 자식 클래스의 내부와 클래스 인스턴스를 통해서는 접근할 수 없다. 다만 접근자 프로퍼티를 통한 간접적 접근은 가능하다.

class Person {
  #name = '';

  constructor(name) {
    this.#name = name;
  }

  get name() {
    return this.#name.trim();
  }
}

const me = new Person('  Lee  ');
console.log(me.name); // Lee

private 필드는 클래스의 몸체에 정의해야한다. private 필드를 constructor에 직접 정의하면 에러가 발생한다.

class Person {
  constructor(name) {
    this.#name = name; // SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class
  }
}

static 필드 정의 제안

• ES2022부터 지원

static 키워드를 사용한 정적 메서드는 정의할 수 있었으나 static 키워드를 사용한 정적 필드는 정의할 수 없었다.

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); // 3.142857142857143
console.log(MyMath.increment()); // 11

상속에 의한 클래스 확장

클래스 상속과 생성자 함수 상속

• 프로토타입 기반 상속: 프로토타입 체인을 통해 다른 객체의 자산을 상속 받음
• 상속에 의한 클래스 확장: 기존 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장하여 정의

클래스와 생성자 함수는 인스턴스를 생성할 수 있는 함수라는 점에서 매우 유사하지만 클래스는 상속을 통해 기존 클래스를 확장할 수 있는 문법을 제공하지만 생성자 함수는 그렇지 않다는 차이점이 있다.

예를 들어 동물을 추상화한 Animal 클래스와 새와 사자를 추상화한 Bird, Lion 클래스를 각각 정의한다고 해봅시다. 새와 사자는 동물에 속하므로 동물의 속성을 갖는다. 하지만 새, 사자 각각의 고유한 속성도 갖는다.이때 Animal 클래스는 동물의 속성을 표현하고 Bird, Lion 클래스는 상속을 통해 Animal 클래스의 속성을 그대로 사용하면서 자신만의 고유한 속성만 추가하여 확장할 수 있다.

Bird 클래스와 Lion 클래스는 상속을 통해 Animal 클래스의 속성을 그대로 사용하지만 자신만의 고유한 속성도 추가하여 확장했다. 이처럼 상속에 의한 클래스 확장은 코드 재사용 측면에서 매우 유용하다.

클래스는 extends 키워드를 통해 클래스를 확장할 수 있다.

class Animal {
  constructor(age, weight) {
    this.age = age;
    this.weight = weight;
  }

  eat() {
    return 'eat';
  }

  move() {
    return 'move';
  }
}

// 상속을 통해 Animal 클래스를 확장한 Bird 클래스
class Bird extends Animal {
  fly() {
    return 'fly';
  }
}

const bird = new Bird(1, 5);

console.log(bird); // Bird { age: 1, weight: 5 }
console.log(bird instanceof Bird); // true
console.log(bird instanceof Animal); // true

console.log(bird.eat()); // eat
console.log(bird.move()); // move
console.log(bird.fly()); // fly

자바스크립트는 의사 클래스 상속 패턴을 사용하여 상속에 의한 클래스 확장을 흉내 내기조 했지만 클래스의 등장으로 더는 필요하지 않다. 아래는 참고용

// 부모 객체 생성자 함수
function Animal(name) {
  this.name = name;
}

// 부모 객체의 메서드
Animal.prototype.sayName = function () {
  console.log(`My name is ${this.name}`);
};

// 자식 객체 생성자 함수
function Dog(name, breed) {
  // 부모 객체의 프로퍼티 상속
  Animal.call(this, name);
  this.breed = breed;
}

// 자식 객체의 프로토타입을 부모 객체의 프로토타입으로 설정
Dog.prototype = Object.create(Animal.prototype);

// 자식 객체의 생성자를 올바르게 설정
Dog.prototype.constructor = Dog;

// 자식 객체의 메서드
Dog.prototype.sayBreed = function () {
  console.log(`I am a ${this.breed}`);
};

// 부모 객체 인스턴스 생성
const animal = new Animal('Buddy');
animal.sayName(); // My name is Buddy

// 자식 객체 인스턴스 생성
const dog = new Dog('Buddy', 'Labrador');
dog.sayName(); // My name is Buddy
dog.sayBreed(); // I am a Labrador

extends 키워드

상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속받을 클래스를 정의한다.

// 수퍼(부모/베이스) 클래스
class Base() {}

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

• 서브클래스: 상속을 통해 확장된 클래스
• 수퍼클래스: 서브클래스에게 상속된 클래스

extends의 역할은 수퍼클래스와 서브클래스 간의 상속 관계를 설정하는 것이다. 클래스도 프로토타입에 의해 상속관계를 구현한다.

수퍼클래스와 서브클래스는 인스턴스의 프로토타입 체인뿐만 아니라 클래스 간의 프로토타입 체인도 생성하여 프로토타입 메서드, 정적 메서드 모두 상속이 가능하다.

동적 상속

extends 키워드를 사용해서 클래스뿐만 아니라 생성자 함수도 확장할 수 있다. 하지만 extends 키워드 앞에는 클래스가 와야 한다.

// 생성자 함수
function Base(a) {
  this.a = a;
}

// 생성자 함수를 상속받는 서브클래스
class Derived extends Base {}

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

extends 키워드 다음에는 클래스뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. 이를 통해 상속받을 대상을 동적으로 결절할 수 있다.

function Base1() {}

class Base2 {}

let condition = true;

// 조건에 따라 동적으로 상속 대상을 결정하는 서브클래스
class Derived extends (condition ? Base1 : Base2) {}

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

console.log(derived instanceof Base1); // true
console.log(derived instanceof Base2); // false

서브클래스의 constructor

클래스에서 constructor를 생략하면 클래스에 비어있는 constructor가 암묵적으로 정의된다.

constructor() {}

서브클래스에서 constructor를 생략하면 다음과 같은 constructor가 암묵적으로 정의된다.

constructor(...args) { super{...args}; }

super()는 수퍼클래스의 constructor(super-constructor)를 호출하여 인스턴스를 생성한다.

// 수퍼 클래스
class Base() {} // constructor 생략

// 암묵적으로 constructor가 정의됨
// class Base() {
//   constructor() {}
// }

// 서브 클래스
class Derived extends Base {} // constructor 생략

// 암묵적으로 constructor가 정의됨
// class Derived extends Base {
//   constructor(...args) { super{...args}; }
// }

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

super 키워드

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

• super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor(super-constructor)를 호출한다.
• super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

super 호출

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

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

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

// 수퍼클래스
class Base {
  // 4
  constructor(a, b) {
    this.a = a;
    this.b = b;
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  // 2
  constructor(a, b, c) {
    super(a, b); // 3
    this.c = c;
  }
}

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

• 주의사항

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

     class Base {}
     
     class Derived extends Base {
       constructor() {
         // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
         console.log('constructor call');
       }
     }
     
     const derived = new Derived();
     

  2. 서브 클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없다.

     class Base {}
     
     class Derived extends Base {
       constructor() {
         // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
         this.a = 1;
         super();
       }
     }
     
     const derived = new Derived(1);
     

  3. super는 반드시 서브클래스의 constructor에서만 호출한다.

     class Base {
       constructor() {
         super(); // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
       }
     }
     
     function Foo() {
       super(); // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
     }
     

super 참조

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

   // 수퍼클래스
   class Base {
     constructor(name) {
       this.name = name;
     }
   
     sayHi() {
       return `Hi! ${this.name}`;
     }
   }
   
   class Derived extends Base {
     sayHi() {
       // super.sayHi 수퍼틀래스의 프로토타입 메서드를 가리킨다.
       return `${super.sayHi()}. how are you doing?`;
     }
   }
   
   const derived = new Derived('Lee');
   console.log(derived.sayHi()); // Hi! Lee. how are you doing?
   

   super는 자신이 참조하고 있는 메서드가 바인딩되어 있는 객체의 프로토타입을 가리킨다. 따라서 위 예제의 super.sayHi는 Base.prototype.sayHi를 가리킨다.

   이를 위해서 메서드는 내부 슬롯 [[HomeObject]]를 가진다.

   • [[HomeObject]]는 메서드 자신을 바인딩하고 있는 객체를 가리킨다.
   • [[HomeObject]]를 통해 메서드 자신을 바인딩하고 있는 객체의 프로토타입을 찾을 수 있다.

   예시에서 Derived 클래스의 sayHi 메서드는 Derived.prototype에 바인딩되어 있다. 따라서 sayHi 메서드의 [[HomeObject]]는 Derived.prototype이고 이를 통해 Derived 클래스의 sayHi 메서드 내부의 super 참조가 Base.prototype으로 결정된다. 따라서 super.sayHi는 Base.prototype.sayHi를 가리키게 된다.

   ‼️주의‼️ ES6의 메서드 축약 표현으로 정의된 함수만 [[HomeObject]]를 갖는다.

   const obj = {
     // foo는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드다. 따라서 [[HomeObject]]를 갖는다.
     foo() {},
     // bar는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드가 아니라 일반 함수다.
     // 따라서 [[HomeObject]]를 갖지 않는다.
     bar: function () {},
   };
   

   [[HomeObject]]를 가지는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의된 함수만이 super를 참조할 수 있고, 수퍼클래스의 메서드를 참조하기 위해 사용하므로 서브클래스의 메서드에서 사용해야 한다.(객체 리터럴에서도 super 참조 가능)

   const base = {
     name: 'Lee',
     sayHi() {
       return `Hi! ${this.name}`;
     },
   };
   
   const derived = {
     __proto__: base,
     // ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드다. 따라서 [[HomeObject]]를 갖는다.
     sayHi() {
       return `${super.sayHi()}. how are you doing?`;
     },
   };
   
   console.log(derived.sayHi()); // Hi! Lee. how are you doing?
   

2. 서브 클래스의 정적 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드 sayHi를 가리킨다.

// 수퍼클래스
class Base {
  static sayHi() {
    return 'Hi!';
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  static sayHi() {
    // super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드를 가리킨다.
    return `${super.sayHi()} how are you doing?`;
  }
}

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

상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

직사각형을 추상화한 Rectangle 클래스와 상속을 통해 Rectangle 클래스를 확장한 ColorRectangle 클래스 정의 예시

// 수퍼클래스
class Rectangle {
  constructor(width, height) {
    this.width = width;
    this.height = height;
  }

  getArea() {
    return this.width * this.height;
  }

  toString() {
    return `width = ${this.width}, height = ${this.height}`;
  }
}

// 서브클래스
class ColorRectangle extends Rectangle {
  constructor(width, height, color) {
    super(width, height);
    this.color = color;
  }

  // 메서드 오버라이딩
  toString() {
    return super.toString() + `, color = ${this.color}`;
  }
}

const colorRectangle = new ColorRectangle(2, 4, 'red');
console.log(colorRectangle); // ColorRactangle {width: 2, height: 4, color: "red"}

// 상속을 통해 getArea 메서드 호출
console.log(colorRectangle.getArea()); // 8
// 오버라이딩된 toString 메서드 호출
console.log(colorRectangle.toString()); // width = 2, height = 4, color = red

1. 서브 클래스의 super 호출

   자바스크립트 엔진은 수퍼클래스와 서브클래스 구분을 위해 내부 슬롯 [[ConstructorKind]]를 갖는다. 아무것도 상속받지 않는 클래스는 “base”로, 상속을 받는 클래스는 “derived”로 설정된다. 이를 통해 수퍼클래스와 서브클래스는 new 연산자와 함께 호출되었을 때의 동작이 구분된다.

   다른 클래스를 상속받지 않는 클래스는 new 연산자와 함께 호출되면 암묵적으로 빈 객체(인스턴스)를 생성하고 this에 바인딩한다. 하지만 서브클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 서브클래스의 constructor에서 반드시 super를 호출하야야하는 이유가 이것 때문이다.

   그래서 서브클래스 내부의 constructor 내부에 super 호출이 없으면 에러가 발생하는데, 실제로 인스턴스를 생성하는 주체는 수퍼클래스이기 때문이다.

2. 수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩

   super를 통해 수퍼클래스의 constructor에서 인스턴스가 생성되지만, new.target은 서브클래스이다. 따라서 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브클래스가 생성한 것으로 처리된다.

   // 수퍼클래스
   class Rectangle {
    constructor(width, height) {
      // 암묵적으로 빈 객체, 즉 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
      console.log(this); // ColorRectangle {}
   
      // new 연산자와 함께 호출된 함수, 즉 new.target은 ColorRectangle이다.
      console.log(new.target); // ColorRectangle
   
      // 생성된 인스턴스의 프로토타입으로 ColorRectangle.prototype이 설정된다.
      console.log(Object.getPrototypeOf(this) === ColorRectangle.prototype); // true
      console.log(this instanceof ColorRectangle); // true
      console.log(this instanceof Rectangle); // true
    ...
   
   

3. 수퍼클래스의 인스턴스 초기화

   수퍼클래스의 constructor가 실행되어 this에 바인딩되어있는 인스턴스 프로퍼티를 초기화한다.

   // 수퍼클래스
   class Rectangle {
    constructor(width, height) {
      // 암묵적으로 빈 객체, 즉 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
      console.log(this); // ColorRectangle {}
   
      // new 연산자와 함께 호출된 함수, 즉 new.target은 ColorRectangle이다.
      console.log(new.target); // ColorRectangle
   
      // 생성된 인스턴스의 프로토타입으로 ColorRectangle.prototype이 설정된다.
      console.log(Object.getPrototypeOf(this) === ColorRectangle.prototype); // true
      console.log(this instanceof ColorRectangle); // true
      console.log(this instanceof Rectangle); // true
   
      // 인스턴스 초기화
      this.width = width;
      this.height = height;
   
      console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4}
    }
   ...
   

4. 서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩

   super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩되고 서브클래스는 이 인스턴스를 그대로 사용한다.

   // 서브클래스
   class ColorRectangle extends Rectangle {
     constructor(width, height, color) {
       super(width, height);
   
       // super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.
       console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4}
   ...
   

   서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없는 이유가 이것 때문이다.

5. 서브클래스의 인스턴스 초기화

   서브클래스의 constructor에 기술되어 있는 인스턴스 초기화가 실행

6. 인스턴스 반환

   인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환

    // 서브클래스
   class ColorRectangle extends Rectangle {
    constructor(width, height, color) {
      super(width, height);
   
      // super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.
      console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4}
   
      // 인스턴스 초기화
      this.color = color;
   
      // 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
      console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4, color: "red"}
    }
   ...
   

표준 빌트인 생성자 함수 확장

extends 키워드 다음에는 클래스뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. 그래서 표준 빌트인 객체도 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 생성자함수이므로 extends 키워드를 사용하여 확장이 가능하다.

// Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray
class MyArray extends Array {
  // 중복된 배열 요소를 제거하고 반환한다: [1, 1, 2, 3] => [1, 2, 3]
  uniq() {
    return this.filter((v, i, self) => self.indexOf(v) === i);
  }

  // 모든 배열 요소의 평균을 구한다: [1, 2, 3] => 2
  average() {
    return this.reduce((pre, cur) => pre + cur, 0) / this.length;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 1, 2, 3);
console.log(myArray); // MyArray(4) [1, 1, 2, 3]

// MyArray.prototype.uniq 호출
console.log(myArray.uniq()); // MyArray(3) [1, 2, 3]
// MyArray.prototype.average 호출
console.log(myArray.average()); // 1.75