제대로 배우자, 자바스크립트(Javascript) #6 – 상속

자바스크립트는 클래스 같은 구조 관계를 정의할 수 없기 때문에 프로토타입을 통해 상속이라는 메커니즘을 구현한다.

I. 프로토타입 체이닝과 Object.prototype

자바스크립트에서 제공하는 상속 방법은 프로토타입 체이닝(prototype chaining) 또는 프토로타입 상속(prototype inheritance)이라고 부른다. 프로토타입에 정의된 프로퍼티는 자동으로 모든 객체에서 사용할 수 있게 되는데 이 형태가 객체지향 언어에서의 상속과 유사하다. 객체 인스턴스는 프로토타입으로부터 프로퍼티를 상속받는다. 프로토타입 또한 하나의 객체이므로 프로토타입에도 자신만의 프로토타입이 있으며 프로토타입으로부터 프로터리르 상속받는다. 이러한 특성을 가리켜 프로토타입 체인(prototype chain)이라 부른다.

직접 작성한 객체를 비롯해 모든 객체는 별도로 정하지 않으면 Object.prototype을 상속받는다. 객체 리터럴을 사용해 정의된 객체의 [[Prototype]] 프로퍼티는 모두 Object.prototype을 가리킨다.

II. Object.prototype에서 메소드 상속

아래 메소드는 Object.prototype에 정의되어 있으며 이는 기본적으로 모든 객체에 상속된다.

  • hasOwnProperty()  주어진 이름의 고유 프로퍼티가 존재하는지 확인한다
  • propertyIsEnumerable() 고유 프로퍼티가 열거 가능한지 확인한다
  • isPrototypeOf() 객체가 다른 객체의 프로토타입인지 확인한다
  • valueOf() 객체를 표현하는 값을 반환한다
  • toString() 객체를 표현하는 문자열을 반환한다

이 중 valueOf()와 toString()은 자바스크립트에서 객체를 일관성 있는 방식으로 다루기 위해 중요하며, 때로는 직접 작성해야 할 수 있다.

ValueOf() 메소드는 객체에 연산자를 사용할 때 호출된다. valueOf()는 객체 그 자체를 반환하는 것이 일반적이다. Date 객체의 valueOf() 멤소드는 밀리초 단위의 epoch 시간을 반환하도록 수정되어 있으며 결과는 Date.prototype.getTime()과 동일하다. 덕분에 날짜를 다음과 같이 비교할 수 있다.

var now = new Date();
var earlier = new Date(2017, 7, 20);

console.log(“time1: ” + now);
console.log(“time2: ” + earlier);

console.log(“time1’s epoch time: ” + now.valueOf());
console.log(“time2’s epoch time: ” + earlier.valueOf());

console.log(now > earlier);

toString() 메소드는 value()가 원시 값이 아닌 참조 값을 반환할 때 대비책으로 호출된다. 또한 원시 값을 사용하는 중 문자열이 필요한 동작을 실행할 때 묵시적으로 호출되기도 한다.

var book = {
title: “객체지향 자바스크립트의 원리”,
toString: function() {
return “[Book ” + this.title + “]”;
}
};

var message = “Book = ” + book;
console.log(message);

III. Object.prototype 수정

Object.prototype을 수정하면 모든 객체에 반영된다. 지나치게 많은 코드에 영향을 끼칠 수 있다. 수정하지마라.

IV. 객체 상속

가장 단순한 형태의 상속은 객체 간에 이루어진다. 새 객체의 [[Prototype]]으로 사용할 객체만 설정해주면 상속이 이루어진다. 객체 리터럴은 기본적으로 Object.prototype을 [[Prototype]]으로 설정하지만 Object.create() 메소드를 사용해 [[Prototype]]을 명시적으로 정해줄 수 있다.

Object.create() 메소드에는 인수 두 개를 전달한다. 첫 번째 인수에는 새 객체의 [[Prototype]]으로 사용할 객체를 전달하고, 두 번째 인수에는 Object.defineProperties()에서 사용할 프로퍼티 서술자 객체를 전달한다. 두 번째 인수는 생략할 수 있다.

var book = { title: “객체지향 자바스크립트의 원리” };

// 위 코드는 아래 코드와 동일하다.

 

var book = Object.create(Object.prototype, {
title: {
configurable: true,
enumerable: true,
value: “객제지향 자바스크립트의 원리”,
writable: true
}
});

이 코드에서 사용한 두 가지 방식의 실행 결과는 같다. 첫 번째 방식은 객체 리터럴을 사용해 title이라는 프로퍼티를 가진 객체를 정의한다. 이 객체는 자동으로 Object.prototype을 상속하고 title 프로퍼티를 기본 값인 설정 가능, 열거 가능, 쓰기 가능한 상태를 설정한다. 두 번째 방식 역시 같은 단계를 따르고 있지만 Object.create()를 명시적으로 사용한다. 각 단계를 거친 후 만들어진 book 객체는 첫 번째 방식에서 만든 것과 완전히 똑같이 동작한다.

Object.create()는 다른 객체를 상속받을 때 훨씬 더 유용하다.

var person1 = {
name: “Sung Am YANG”,
sayName: function() {
console.log(this.name);
}
};

var person2 = Object.create(person1, {
name: {
configurable: true,
enumerable: true,
value: “Ryan”,
writable: true
}
});

person1.sayName();
person2.sayName();

console.log(person1.hasOwnProperty(“sayName”));
console.log(person1.isPrototypeOf(person2));
console.log(person2.hasOwnProperty(“sayName”));

여기서 person2 객체는 person1 객체를 상속받으므로 person2는 person1에서 name과 sayName()을 상속받는다.
상속 구조

객체의 프로퍼티에 접근할 때 자바스크립트 엔진은 검색 과정을 거친다. 프로퍼티가 처음  접근한 인스턴스에 있으면(즉, 고유 프로퍼티) 그 프로퍼티의 값이 사용된다. 프로퍼티가 해당 인스턴스에 없으면 이어서 [[Prototype]]을 탐색한다. 여기서도 프로퍼티를 못 찾으면 인스턴스의 [[Prototype]]의 [[Prototype]]에서 계속 검색하고 이 과정을 체인이 끝날 때까지 계속한다. 보통 체인의 가장 마지막은 Object.prototype인데 이 객체의 [[Prototype]]은 null이다.

V. 생성자 상속

Prototype 프로퍼티는 따로 설정하지 않으면 기본적으로 Object.prototype을 상속받는 일반 객체 인스턴스가 되며 이 인스턴스는 constructor라는 고유 프로퍼티를 가지고 있다. 자바스크립트 엔진이 실제로 하는 일은 다음과 같다.

// 여러분이 작성한 코드
function YourConstructor() {}

// 자바스크립트 엔진이 내부적으로 하는 일
YourConstructor.prototype = Object.create(Object.prototype, {
constructor: {
configurable: true,
enumerable: true,
value: YourConstructor,
writable: true
}
}
});

이 코드만 실행하면 생성자의 prototype 프로퍼티는 Object.prototype을 상속받는 객체가 된다. 즉, YourConstructor의 인스턴스는 Object.prototype을 상속받으므로 YourConstructor는Object의 하위타입(subtype)이고 Object는 YourConstructor의 상위타입(supertype)이 된다.

VI. 상위타입 메소드 접근

call()이나 apply()를 사용하면 상위타입 메소드 접근이 가능하다.

function Rectangle(length, width) {
this.length = length;
this.width = width;
}

Rectangle.prototype.getArea = function() {
return this.length * this.width;
};

Rectangle.prototype.toString = function() {
return “[Rectangle ” + this.length + “x” + this.height + “]”;
};

function Square(size) {
Rectangle.call(this, size, size);
}

Square.prototype = Object.create(Rectangle.prototype, {
constructor: {
configuration: true,
enumerable: true,
value: Square,
writable: true
}
});

Square.prototype.toString = function() {
var text = Rectangle.prototype.toString.call(this);
return text.replace(“Rectangle”, “Square”);
};

이 방식이 조금 번잡해 보일 수 있지만 이것만이 상위타입의 메소드에 접근할 수 있는 유일한 방법이다.

VII. 요약

자바스크립트는 프로토타입 체이닝을 통해 상속을 지원한다. 프로토타입 체인은 객체 간에 이루어지는데 한 객체의 [[Prototype]] 프로퍼티가 다른 객체로 설정될 때 일어난다. 모든 일반 객체는 Object.prototype을 자동으로 상속한다. 다른 객체를 상속하는 객체를 만들고 싶다면 Object.create()를 사용해 새 객체의 [[Prototype]]으로 사용할 값을 정해주면 된다.

생성자에 프로토타입 체인(prototype chain)을 만들면 두 타입 간의 상속을 할 수 있다. 생성자의 prototype 프로퍼티를 다른 값으로 설정하는 것은 곧 이 생성자의 인스턴스와 다른 값의 프로토타입 사이에 상속 관계를 만드는 것이다. 같은 생성자로 만들어진 인스턴스는 모두 같은 프로그램을 공유하기 때문에 인스턴스는 모두 같은 객체를 상속한다. 이 기법은 다른 객체에서 메소드를 공유하기 때문에 인스턴스는 모두 같은 객체를 상속한다. 이 기법은 다른 객체에서 메소드를 상속받았을 때는 매우 잘 동작하지만 프로토타입만 사용해서는 고유 프로퍼티를 상속받을 수 있다.

고유 프로퍼티를 제대로 상속받을 때는 하위타입 객체에서 call()이나 apply()를 사용해 상위타입 객체의 생성자를 호출하는 생성자 훔치기(constructor stealing)를 사용할 수 있다. 자바스크립트의 상속은 대부분 생성자 훔치기와 프로토타입 체인을 함께 사용하여 이루어진다. 이 조합은 클래스 기반 언어의 상속을 비슷하게 흉내 낸 것이기 때문에 의사 클래스 상속(pseudoclassical inheritance)이라고도 부른다.

상위타입의 프로토타입을 사용하면 상위타입의 메소드에 바로 접근할 수 있다. 이 방법을 사용할 때는 상위타입 메소드에 call()이나 apply()를 사용하여 마치 하위타입 객체에서 실행된 것처럼 사용해야 한다.

제대로 배우자, 자바스크립트(Javascript) #5 – 생성자와 프로토타입

자바스크립트에는 클래스가 없기 때문에 똑같은 특성을 갖춘 여러 객체를 만들 때는 생성자 프로토타입을 사용한다.

I. 생성자

생성자(constructor)는 객체를 만들 때 new 연산자와 함께 사용하는 함수다. 생성자를 사용할 때 얻을 수 있는 장점은 같은 생성자를 사용해 만드 객체는 같은 프로퍼티와 메소드를 갖는다는 것이다.

생성자 함수이므로 함수와 같은 방식으로 정의한다. 다른 점이 있다면 평범한 함수와 구분하기 위해 생성자의 이름은 보통 대문자로 시작한다는 것이다.

인스턴스 타입은 instanceof를 통해 확인할 수 있다.

function Person() { }
var person = new Person();
console.log(person instance Person);

인스턴스 타입은 모든 객체 인스턴스에 자동으로 추가되는 constructor 프로퍼티로도 확인할 수 있다. 이 프로퍼티는 인스턴스를 생성할 때 사용했던 생성자 함수를 참조한다. 기본 객체의 경우 constructor는 Object를 참조한다.

생성자를 호출할 때는 반드시 new 연산자를 사용해야 한다. 그렇지 않음녀 객체가 생성되는 대신 전역 컨텍스트 객체(global object)가 의도치 않게 수정되는 일이 발생할 수 있다.

끝으로 생성자를 사용하면 같은 프로퍼티를 가진 객체 인스턴스를 여러 개 만들 수 있지만 생성자만으로는 코드 중복까지 제거할 수 없다. 예를 들어, 생성자에 어떤 메소드가 있다면 생성된 각각의 인스턴스는 완전히 똑같이 작동하는 함수를 별개로 갖고 있게 된다. 모든 인스턴스가 하나의 메소드를 공유하도록 만들려면 프로토타입을 사용해야 한다.

II. 프로토타입

프로토타입(prototype)은 객체를 위한 레시피다.

모든 인스턴스는 [[Prototype]] 이라는 내부 프로퍼티를 통해 프로토타입의 변화를 추적한다. 이 프로퍼티는 인스턴스가 사용하고 있는 프로토타입 객체를 가리킨다. new 연산자를 사용해 새 객체를 생성할 때 생성자의 prototype 프로퍼티가 새로 생성된 객체의 [[Prototype]] 프로퍼티에 할당된다. 자바스크립트에서는 프로토타입을 사용해 코드 중복을 줄일 수 있다.

[[Prototype]] 프로퍼티의 값은 Object.getPrototypeOf() 메소드를 객체에 사용하면 읽을 수 있다.

var object = {};
var prototype = Object.getPrototypeOf(object);

console.log(prototype === Object.prototype);

일반 객체의 [[Prototype]]은 언제나 Object.prototype을 참조한다.

일부 자바스크립트 엔진에서는 모든 객체가 __proto__라는 프로퍼티를 가지고 있는데, 이 프로퍼티를 사용하면 [[Prototype]] 프로퍼티를 읽거나 쓸 수 있다. 파이어폭스, 사파리, Node.js는 모두 __proto__ 프로퍼티를 지원하고 있으며 ECMAScript 6에서는 __proto__에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다.

또한 모든 객체에서 사용 가능한 isPrototypeOf() 메소드를 사용하면 어떤 객체가 다른 객체의 프로토타입인지 확인할 수 있다.

var object = {};

console.log(Object.prototype.isPrototypeOf(object));

자바스크립트는 객체의 프로퍼티 값을 다음과 같이 가져온다.

객체 프로퍼티의 값을 가져올 때 자바스크립트 엔진은 먼저 해당 이름을 가진 고유 프로퍼티가 있는지 확인한다. 고유 프로퍼가 있다면 프로퍼티의 값을 반환한다. 고유 프로퍼티를 찾지 못했다면 [[Prototype]] 객체에서 해당 프로퍼티를 검색하고, 해당 이름을 가진 프로토타입 프로퍼티가 있다면 그 프로퍼티의 값을 반환한다. 만약 Prototype 프로퍼티에서도 이름을 찾을 수 없다면 undefined를 반환한다.

III. 생성자와 프로토타입 함께 사용하기

여러 객체에 공유된다는 프로토타입의 특성을 활용하면 타입이 같은 모든 객체가 같이 사용할 메소드를 한 번만 정의해도 된다.

프로토타입 또한 객체 리터럴로 초기화 할 수 있다. 이 때 주의할 점이 있다. 객체 리터럴 표기법을 사용해서 초기화하면 constructor 프로퍼티도 바뀐다. 이 문제는 constructor 프로퍼티가 객체 인스턴스가 아닌 프로토타입에 정의되어 있어서 발생한다. constructor 프로퍼티는 함수를 만들 때 함수의 prototype 프로퍼티에 정의되면서 만들어진 함수를 참조한다. 이 문제를 우회하려면 constructor 프로퍼티의 값을 아래와 같이 적절하게 설정하면 된다.

function Dream(goal) {
this.goal = goal;
};

Dream.prototype = {
    constructor: Dream,

sayDream: function() {
console.log(this.goal);
},

toString: function() {
return “[Dream ” + this.goal + “]”;
}
};

var dream = new Dream(“Do what I love and love what I do!”);

console.log(dream instanceof Dream);
console.log(dream.constructor === Dream);
console.log(dream.constructor === Object);

생성자, 프로토타입, 인스턴스의 관계에서 아마 가장 흥미로운 부분은 인스턴스와 생성자 사이에 직접적인 연결이 없다는 것이다. 하지만 인스턴스와 프로토타입, 프로토타입과 생성자는 서로 직접적으로 연결되어 있다.

생성자, 프로토타입, 인스턴스

이러한 관계 때문에 인스턴스와 프로토타입 사이의 연결이 끊어지면 생성자와 인스턴스 간의 연결도 끊어지게 된다.

IV. 프로토타입 체이닝

프로토타입에는 언제든 새 프로퍼티나 메소드를 추가할 수 있으며 이러한 변화는 이미 만들어진 인스턴스에도 즉시 반영된다.

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

Person.prototype = {
constructor: Person,

sayName: function() {
console.log(this.name);
},

toString: function() {
return “[Person ” + this.name + “]”;
}
};

var person1 = new Person(“Sung Am YANG”);
var person2 = new Person(“Ryan YANG”);

console.log(“sayHi” in person1);
console.log(“sayHi” in person2);

Person.prototype.sayHi = function() {
console.log(“Hi”);
}

person1.sayHi();
person2.sayHi();

V. 내장 객체의 프로토타입

프로토타입을 사용하면 자바스크립트 엔진에서 기본으로 제공하는 내장 객체도 수정할 수 있다.

Array.prototype.sum = function() {
return this.reduce(function(previous, current) {
return previous + current;
});
};

var numbers = [ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10];
var result = numbers.sum();

console.log(result);

아래는 원시 래퍼 타입의 프로토타입에 새로운 기능을 추가하는 코드다.

String.prototype.capitalize = function() {
return this.charAt(0).toUpperCase() + this.substring(1);
};

var message = “hello world!”;
console.log(message.capitalize());

VI. 요약

생성자는 평범한 함수지만 new 연산자와 함께 호출된다는 점이 다르다. 동일한 프로퍼티를 가진 객체를 여러 개 작성하고 싶을 때는 직접 생성자를 정의해서 사용하면 된다. 객체를 만들 때 사용한 생성자는 instanceof 연산자를 사용하거나 constructor 프로퍼티를 비교해서 확인할 수 있다.

모든 함수에는 prototype 프로퍼티가 있는데, 이 프로퍼티는 특정 생성자를 사용해 생성된 객체들이 공유할 프로퍼티를 정의한다. 일반적으로 프로토타입에는 공동으로 사용할 메소드와 원시 값 프로퍼티를 정의하고 그 밖의 프로퍼티는 생성자 안에서 정의한다. constructor 프로퍼티는 모든 객체 인스턴스가 공유하는 프로퍼티이므로 프로토타입에 정의되어 있다.

객체의 프로토타입은 내부적으로 [[Prototype]]이라는 프로퍼티 참조 값에 저장된다. 프로토타입을 변경하면 변경된 사항이 모든 인스턴스에 적용된다. 객체의 프로퍼티에 접근하면 처음에는 해당 이름을 가진 고유 프로토타입에서 찾는다. 이 같은 탐색 방식 때문에 객체 인스턴스에 참조하는 프로토타입이 변경되면 변경사항이 인스턴스에도 즉시 반영된다.

내장 객체도 프로토타입을 갖고 있으며 이를 수정해 기능을 추가할 수 있지만 실제 제품에는 사용하지 않는 게 좋다.