24장 클로저

클로저의 핵심 키워드는 '함수가 선언된 렉시컬 환경'이다.

 

24.1 렉시컬 스코프

  자바스크르립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라 한다. (관련된 내용은 13장 스코프 정리를 보면 자세하게 알 수 있다.)

2022.07.03 - [언어 공부 및 정리/자바스크립트[모던자바스크립트]] - 13장 스코프

13장 스코프

그리고 결국 스코프의 실체는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경이다.이 렉시컬 환경은 자신의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결된다. 이것이 바로 스코프 체인이다. 렉시컬 환경의 '외부 렉시컬 환경에 대한 참조'에 저장할 참조값이 바로 상위 렉시컬 환경에 대한 참조이며, 이것이 상위 스코프이다.

 

24.2 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

  함수가 정의된 위치와 호출되는 위치는 다를 수 있다. 따라서 렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 호출되는 환경과는 상관없이 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프(함수 정의가 위치하는 스코프가 바로 상위 스코프다)를 기억해야 한다. 이를 위해 함수는 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다. 다시 말해, 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 바로 상위 스코프다. 또한 자신이 호출되었을 때 생성될 함수 렉시컬 환경의 '외부 렉시컬 환경에 대한 참조'에 저장될 참조값이다. 함수 객체는 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.

 

24.3 클로저와 렉시컬 환경

const x = 1;

function outer(){
    const x = 10;
    const inner = function(){
        console.log(x);
    };
    return inner;
}

// outer 함수를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환한다.
// 그리고 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거된다.
const innerFunc = outer();
innerFunc(); // 10
// outer함수의 실행 컨텍스트가 제거되었음에도 inner 중첩 함수는 outer 외부 함수의 지역 변수 x를 참조한다.

  위의 예제처럼 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저라고 부른다. 즉, 클로저란 이미 종료한 외부함수의 변수를 참조할 수 있는 중첩 함수를 의미한다. 자바스크립트의 모든 함수는 자신의 상위 스코프를 기억하고 있는다고 했는데, 모든 함수가 기억하는 상위 스코프는 함수를 어디서 호출하든 상관없이 유지된다. 따라서 함수를 어디서 호출하든 상관없이 함수는 언제나 자신이 기억하는 상위 스코프의 식별자를 참조할 수 있으며 식별자에 바인딩된 값을 변경할 수도 있다. 

 

  위 예제를 다시 살펴 보면 outer 함수는 inner 함수를 반환하고 실행 컨텍스트가 제거되지만 그렇다고 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니다. 그래서 참조가 inner 함수가 outer 함수의 지역 변수를 참조할 수 있는 것이다. outer 함수의 렉시컬 환경은 inner 함수의 [[Environment]] 내부 슬롯에 의해 참조되고 있고 inner 함수는 전역 변수 innerFunc에 의해 참조되고 있으므로 가비지 컬렉션의 대상이 되지 않기 때문이다.(가비지 컬렉션은 누군가가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않는다.) 이것이 바로 클로저의 원리이다.

 

  일반적으로 클로저라고 불리는 것은 중첩 함수가 상위 스코프의 실벽자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정한다. 반대로, 중첩 함수가 외부 함수보다 생명주기가 짧거나, 중첩 함수가 외부 함수보다 생명주기는 길지만 외부 함수의 식별자를 참조하지 않는 경우는 일반적으로 클로저라고 하지 않는다. 클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수를 자유 변수라고 부른다. 

 

24.4 클로저의 활용

  클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다. 다시 말해, 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다. 

// 함수가 호출될 때마다 호출된 횟루를 누적하여 출력하는 카운터
let num = 0;

const increase = function(){
    return ++num;
};

console.log(increase()); // 1
console.log(increase()); // 2
console.log(increase()); // 3

  위 코드는 잘 동작하지만 오류를 발생시킬 가능성이 있다. 위 코드에서 num 변수의 값은 increase 함수가 호출되기 전까지 변경되지 않고 잘 유지 되어야 하고, num 변수의 값은 increase 함수만이 변경할 수 있도록 만들어야 가장 안전할 것이다. 그러나 num 변수는 전역 변수를 통해 관리되고 있기 때문에 언제든지 누구나 접근할 수 있고 변경할 수 있다. 이것이 곧 오류로 이어진다. 이를 클로저로 해결할 수 있다.

const increase = (function(){
    let num = 0;

    return function(){
        return ++num;
    };
}());

console.log(increase());
console.log(increase());
console.log(increase());

  위 코드가 실행되면 즉시 실행 함수가 호출되고 즉시 실행 함수가 반환한 함수가 increase 변수에 할당된다. increase 변수에 할당된 함수는 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프인 즉시 실행 함수의 릭시컬 환경을 기억하는 클로저다. 위 코드의 클로저 처럼 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하여 상태를 안전하게 유지하기 위해 클로저를 사용한다.

 

  변수 값은 누군가에 의해 언제든지 변경될 수 있어 오류 발생의 근복적 원인이 될 수 있다. 외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극적으로 사용된다.