Portfolio

19장 프로토타입

객체 지향 프로그래밍

자바스크립트는 프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 언어이다.

💡

클래스 클래스도 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴의 문법적 설탕이라고 볼 수 있다.

객체

→ 상태 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조이다.

→ 자신의 고유한 기능을 수행하면서 다른 객체와 관계성을 가질 수 있고 다른 객체의 상태 데이터나 동작을 상속받아 사용하기도 힌다.

상속과 프로토타입

상속

-어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다.

프토로타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거할 수 있다.


function Circle(radius) {
	this.radius = radius;
	this.getArea = function () {
  return Math.PI * this.radius ** 2;
  };
}

const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

이렇게 생성자함수는 동일한 프로퍼티 구조를 갖는 객체를 여러 개 생성할 때 유용하지만 getArea 메서드를 중복해서 생성한다는 문제가 있다.

이러한 문제를 프로토타입 기반의 상속을 통해 해결할 수 있다.


function Circle(radius) {
	this.radius = radius;
}

Circle.prototype.getArea = function () {
	retrun Math.PI * this.radius ** 2;
}

const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

프로토타입은 인스턴스의 부모 객체 역할을 하고 프로토타입의 메서드는 인스턴스들이 상속받아서 사용할 수 있다.

이렇게 프로토타입 상속은 코드의 중복생성을 방지하고 코드를 재사용할 수 있어서 매우 유용하다.

프로토타입 객체

프로토타입 객체는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다. 프로토타입을 상속받은 하위 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

모든 객체는 [[Prototype]] 이라는 내부슬록을 가지며 객체가 생성될 때 객체 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고 [[Prototype]]에 저장된다.

→ 모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖고 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있다.

내부 슬롯에는 직접 접근할 수 없지만 __proto_ _ 접근자 프로퍼티를 통해서 자신의 프로토타입에 간접적으로 접근할 수 있다.

_ _ proto _ _접근자 프로퍼티

모든 객체는 _ _proto _ _접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

위에서처럼 _ _proto _ _ 프로퍼티를 통해서 프로토타입에 접근하는 것을 볼 수 있다.

_ _proto _ _는 접근자 프로퍼티이기 때문에 값을 가지지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수 즉, [[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트로 구성된 프로퍼티이다.

_ _proto _ _는 getter/setter 함수라고 부르는 접근자 함수를 통해서 프로토타입을 취득하거나 할당한다.

_ _proto _ _접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하면 내부적으로 getter함수가 호출된다.

_ _proto _ _접근자 프로퍼티를 통해 새로운 프로토타입을 할당하면 내부적으로 setter함수가 호출된다.

_ _proto _ _는 상속을 통해 사용되는데 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티를 객체가 상속을 통해서 사용하는 것이다.

_ _proto _ _을 사용하는 이유는?

상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해 해당 조건을 체크하고 프로토타입에 접근하고 교체하도록 되어 있다.

하지만 Object.prototype을 상속받지 않는 객체를 생성할수도 있기 때문에 _ _proto _ _ 접근자 프로포티를 사용할 수 없는 경우도 있어서 Object.getPrototypeOf메서드(프로토타입의 참조를 취득)와 Object.setPrototypeOf 메서드(프로포타입을 교체)를 사용할 것을 권장하다.


cosnt obj = Object.create(null);

console.log(obj.__proto__) //undefined;

console.log(Object.getPrototypeOf(obj)); //null

함수 객체의 prototype 프로퍼티

→ 함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

따라서 non-constructor인 화살표 함수와 es6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.

_ _proto _ _접근자 프로퍼티와 prototype 프로퍼티

모든 객체가 가지고 있는 _ _proto _ _ 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 동일한 프로토타입을 가리키지만 프로퍼티를 사용하는 주체가 다르다.

그렇다면 constructor는 무엇인가?

프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

모든 프로토타입은 constructor 프로퍼티를 갖고 이 프로퍼티는 prototype 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다.

→ 이 연결은 함수 객체가 생성될 때 이루어진다.


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

const me = new Peroson('Lee');

console.log(me.constructor === Person); //true

즉 생성자 함수가 실행될 때

생성자함수의 prototype 프로퍼티는 생성자함수의 프로토타입 객체를 가리키고, 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 생성자 함수를 가리킨다. 그리고 생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입 객체를 가리키면서 상속받게 된다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자함수와 프로토타입


const obj = {};

console.log(obj.costructor === Object); //true

객체 리터럴에 의해 생성된 객체임에도 Object 생성자 함수와 constructor프로퍼티로 연결되어있다. 그렇다면 객체 리터럴은 Object 생성자 함수로 생성되는 것인가?

Object 생성자 함수의 경우

: 함수에 인수를 전달하지 않거나 undefiend 또는 null을 인수로 전달하여 호출하면 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 빈 객체를 생성

객체 리터럴의 경우

: 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하고 프로퍼티를 추가

Object 생성자 함수호출과 객체 리터럴의 평가는 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성한다는 점에서는 동일하나 new.target의 확인이나 프로퍼티 추가 처리등의 세부 내용이 다르기 때문에 객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object 생성자 함수가 생성한 객체가 아니다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위한 프로토타입이 필요하기 때문에 가상적인 생성자 함수를 갖는다. 즉, 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 쌍으로 존재한다.

💡

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체는 생성자 함수에 의해 생성된 객체는 아니나, 본질적인 면에서는 큰 차이가 없다. 따라서 프로토타입의 constructor 프로퍼티를 통해 연결되어 있는 생성자 함수를 리터럴 표기법으로 생성한 객체를 생성한 생성자 함수로 생각해도 무리는 없다.

프로토타입의 생성시점

모든 객체는 생성자 함수와 연결되어 있고 프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다.

사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.

→ 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수는 프로토타입이 생성되지 않는다.

*함수 선언문은 런타임 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 따라서 함수 선언문으로 정의된 생성자 함수는 어떤 코드보다 먼저 평가되어 함수 객체가 되고 이 때 프로토타입도 더불어 생성되며 생성된 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

생성된 프로토타입은 오직 constructor 프로퍼티만을 갖는 객체이며 프로토타입도 객체이므로 Object.prototype을 프로토타입으로 갖는다.

빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

빌트인 생성자 함수도 일반 함수와 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점에 프로토타입이 생성되고 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다.

객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

객체 생성 방식

객체 리터럴

Object 생성자 함수

생성자 함수

Object.create 메서드

클래스(es6)

→ 모든 객체 생성방식은 추상연산 OrdinaryObjectCreate에 의해 생성되고 프로토타입은 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 인수에 의해 결정된다.

객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

객체 리터럴이 평가되면 추상연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다.


const obj = {x: 1};

Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

Object 생성자 함수를 인수 없이 호출하면 빈 객체가 상성된다. 생성자 함수를 호출하면 추상연산 OrdinaryObjectCreate가 호출되고 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다.


const obj = new Object();
obj.x = 1;

💡

객체 리터럴과 Object 생성자 함수에 의한 객체 생성방식의 차이는 프로퍼티를 추가하는 방식에 있다. 객체 리터럴 방식은 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만 Object 생성자 함수 방식은 일단 빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가해야 한다.

생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하면 추상연산 OrdinaryObjectCreate가 호출되고 전달되는 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.


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

cosnt me = new Person('Lee');

이렇게 사용자 정의 생성자 함수와 더불어 생성된 프로토타입의 프로퍼티는 constructor뿐이다.

프로토타입에 프로퍼티를 추가해서 하위 객체가 상속받을 수 있도록 해보자!


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

Person.prototype.sayHello = function () {
	console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
}

const me = new Person('Lee');
const you = new Person('kim');

me.sayHello(); //Hi! My name is Lee
you.sayHello(); //Hi! My name is kim

Person 생성자 함수를 통해 생성된 모든 객체는 프로토타입에 추가된 sayHello 메서드를 상속받아서 사용할 수 있다.

프로토타입 체인

자바스크립트는 객체의 프로퍼티에 접근하려고 할 때 해당 객체에 프로퍼티가 없으면 [[Prototype]] 내부 슬롯 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색하고 이것을 프로토타입 체인이라고 한다.


me.hasOwnProperty('name') // true

Person 생성자 함수를 통해 생성된 인스턴스 me에서 hasOwnProperty메서드를 호출하면 다음과 같은 과정을 거친다.

hasOwnProperty메서드를 호출한 me 객체에서 hasOwnProperty 메서드를 검색한다. me 객체에 메서드가 없으므로 프로토타입 체인에 따라 바인딩되어 있는 프로토타입(Person.prototype)으로 이동하여 hasOwnProperty메서드를 검색한다.

Person.prototype에도 hasOwnProperty가 없으므로 다시 프로토타입 체인에 따라 바인딩 되어있는 프로토타입(Object.prototype)으로 이동하여 메서드를 검색한다.

Object.prototype에는 메서드가 존재하므로 호출한다. 이때 Object.prototype.hasOwnProperty메서드의 this에는 me 객체가 바인딩된다.

프로토타입 체인의 최상위 객체는 항상 Obejct.prototype이다. 따라서 모든 객체는 Obejct.prototype을 상속받고 Object.prototype을 프로토타입 체인의 종점이라고 부른다.

→ Object.prototype의 [[Prototype]] 내부 슬롯 값은 null이다.

→ Object.prototype 에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는 경우 에러가 발생하는 것이 아니라 undefined를 반환한다.

즉! 프토토타입 체인은 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘이다.

오버라이딩과 프로퍼티 섀도잉


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

Person.prototype.sayHello = function() {
	console.log(`Hi! My Name is ${this.name}`);
	}

return Person;
}());

const me = new Person('Lee');

me.sayHello = function() {
	console.log(`Hey! My Name is ${this.name}`)
}

me.sayHello(); //Hey! My Name is Lee

생성자 함수로 인스턴스를 생성하고 인스턴스에 메서드를 추가했을 때

프로토타입 프로퍼티와 같은 이름의 프로퍼티를 인스턴스에 추가하면 덮어쓰는 것이 아니라 인스턴스 프로퍼티로 추가한다. 프로토체인에 의해 me.sayHello() 를 할 경우 me 객체부터 프로퍼티를 검색하기 때문에 의도한대로 동작하게 된 다. 이 때 인스턴스 메서드 sayHello는 프로토타입 메서드 sayHello를 오버라이딩한 것이고 이렇게 상속 관계에 의해 프로퍼티가 가려지는 것은 프로퍼티 섀도잉이라고 한다.

💡

오버라이딩 : 상위 클래스가 가지고 있는 메서드를 하위 클래스가 재정의하여 사용하는 방식

프로토타입을 삭제하는 경우도 마찬가지이다. me의 sayHello를 삭제하면 더 이상 me 객체에는 해당 메서드가 없으므로 프로토타입의 sayHello를 호출하게 된다.


delete me.sayHello;

me.sayHello(); //Hi! My name is Lee

이 때 다시 sayHello 메서드를 삭제해도 삭제되지 않는다. 즉 하위 객체를 통해 프로토타입의 프로퍼티를 변경, 삭제하는 것을 불가능하다.

프로토타입의 교체

프로토타입은 임의의 다른 객체로 변경할 수 있다.

생성자 함수에 의한 프로토타입 교체

생성자 함수의 prototype 에 객체 리터럴을 할당했고 객체 리터럴에는 constructor가 존재 하지않는다.

constructor프로퍼티는 자바스크립트 엔진이 프로토타입을 생성할 때 암묵적으로 추가한 프로퍼티이다. 생성자함수와 프로토타입 간의 연결이 끊어졌기 때문에 me 객체의 생성자 함수를 검색하면 Person이 아닌 Object가 나온다.

파괴된 연결을 되살리려면 constructor 프로퍼티를 추가하면 된다.

인스턴스에 의한 프로토타입 교체

프로토타입은 인스턴스의 _ _ proto _ _ 접근자 프로퍼티를 통해 교체할 수 있다.

생성자 함수 prototype프로퍼티에 다른 임의의 객체를 바인딩하는 것은 미래에 생성할 인스턴스의 프로토타입을 교체하는 것이고 _ _ proto _ _ 접근자 프로퍼티륾 통해 교체하는 것은 이미 생성된 객체의 프로토타입을 교체하는 것이다.

교체된 객체에는 constructor 프로퍼티가 없으므로 constructor 프로퍼티와 생성자 함수 간의 연결이 파괴된다.

생성자 함수에 의한 교체와 인스턴스에 의한 교체의 차이점은 다음과 같다.

생성자 함수를 이용하여 prototype 프로퍼티가 교체된 프로토타입을 가리키고 인스턴스를 사용하면 교체된 프로토타입을 가리키지 않는다.

파괴된 생성자 함수와 프로토타입 간의 연결을 되살리는 건 번거롭다. 따라서 직접 교체하지 않는 것이 좋고 인위적으로 설정한다면 직접상속이 더 편리하고 안전하다. 혹은 클래스를 사용하는 것이 좋다.

instanceof 연산자

이항 연산자로 좌변에는 객체를 가리키는 식별자, 우변에 생성자함수를 가리키는 식별자를 피연산자로 받는다.

→ 우변의 생성자 함수의 prototype에 바인딩된 객체가 좌변의 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하면 truem 그렇지 않으면 false

instanceof 연산자는 프로토타입의 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수를 찾는 것이 아니라 생성자 함수의 prototype에 바인딩된 객체가 프로토타입 체인 상에 존재하는지를 확인하는 것

me instanceof Person 의 경우 me 객체의 프로토타입 체인 상에 Person.prototype가 존재하는 지 확인

me instanceof Ojbect 의 경우 me 객체의 프로토타입 체인 상에 Obejct.prototype가 존재하는지 확인

생성자 함수에 의해 프로토타입이 교체되어 constructor 프로퍼티와 생성자 함수 간의 연결이 파괴되어도 생성자 함수의 prototype 프로퍼티와 프로토타입 간의 연결은 파괴되지 않으므로 instanceof는 영향을 받지 않는다.

직접 상속

Object.create에 의한 직접 상속

Obejct.create. 메서드는 명시적으로 프로토타입을 지정하여 새로운 객체를 생성한다.

첫 번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로토타입으로 지정할 객체를 전달

두 번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로퍼티 키와 프로퍼티 디스크립터 객체로 이뤄진 객체를 전달

프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체를 생성

Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 객체 생성

프로퍼티 어트리뷰트를 설정한 객체 생성

위 코드와


obj = Object.create(Object.prototype);
obj.x = 1;

은 동일하다.

임의의 객체 상속

생성자 함수의 프로토타입 상속

이 메서드의 장점은

new 연산자 없이도 객체를 생성할 수 있다.

프로토타입을 지정하면서 객체를 생성할 수 있다.

객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속받을 수 있다.

ESLint에서는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 객체가 직접 호출하는 것을 권장하지 않는다. Object.create메서드를 통해서 프로토타입 체점의 종점에 위치하는 객체를 생성할 수 있고 이러한 객체는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 사용할 수 없기 때문이다.

따라서 이러한 에러를 없애기 위해

이런 방식으로 호출하는 것이 좋다.

객체 리터럴 내부에서 _ _proto _ _에 의한 직접 상속

객체 리터럴 내부에서 _ _proto _ _접근자 프로퍼티를 사용하여 직접 상속을 구현할 수 있다.

정적 프로퍼티/메서드

정적 프로퍼티/메서드란?

생성자 함수로 인스턴스를 생성하지 않아도 참조/호출할 수 있는 프로퍼티, 메서드를 말한다.

Person 생성자 함수는 객체이므로 자신의 프로퍼티, 메서드를 소유할 수 있고 이것을 정적 프로퍼티/메서드라고 한다. 이러한 정적 프로퍼티, 메서드는생성자 함수가 생성한 인스턴스로 참조/호출할 수 없다.

정적 프로퍼티/메서드는 인스턴스의 프로토타입 체인에 속한 객체의 프로퍼티/메서드가 아니므로 인스턴스로 접근할 수 없다.

만약 인스턴스/프로토타입 메서드 내에서 this를 사용하지 않는다면 그 메서드는 정적 메서드로 변경할 수 있다. 하지만 메서드 내에서 인스턴스를 참조할 필요가 없다면 메서드로 변경하여도 작동한다. 프로토타입 메서드를 호출하려면 인스턴스를 생성해야 하지만 정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

mdn에서는 표기법만으로 정적 프로퍼티/메서드와 프로토타입 프로퍼티/메서드를 구분하여 소개한다.

프로퍼티 존재 확인

in 연산자

객체 내에 특정 프로퍼티가 존재하는지 여부를 확인 key in object

in 연산자는 확인대상 객체의 프로퍼티 뿐만 아니라 확인 대상 객체가 상속받은 모든 프로토타입의 프로퍼티를 확인하므로 주의해야 한다.


const person = {
name: 'Lee',
address: 'Seoul',
}

cosnole.log('name' in person) //true
console.log('toString' in person) //true

toString은 person 객체에 없음에도 true이다. 그 이유는 in 연산자가 프로토타입 체인 상의 모든 프로토타입에서 toString을 검색했기 때문이다. toString은 Object.prototype의 메서드다.

in 연산자는 ES6에 도입된 Reflect.has 메서드를 사용할수도 있다.

Object.prototype.hasOwnProperty 메서드

객체에 특정 프로퍼티가 존재하는지 확인할 수 있다.

전달받은 프로퍼티 키가 객체 고유의 프로퍼티 키인 경우에만 true 상속받은 프로퍼티 키인 경우 false

프로퍼티 열거

for …in 문

객체 프로퍼티 개수만큼 순회한다.

하지만 in 연산자처럼 대상 객체의 상속받은 프로토타입의 프로퍼티까지 열거한다. 하지만 Object.prototype의 toString 프로퍼티는 열거되지 않는다.

이는 toString이 열거할 수 없도록 정의되어 있는 프로피티이기 때문이다.

따라서 for …in문은 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하는 모든 프로토타입의 프로퍼티 중에서 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 true인 프로퍼티를 순회하며 열거한다.

키가 심벌인 프로퍼티도 열거하지 않으며

상속받은 프로퍼티를 제외히고 자신의 프로퍼티만 열거하려면 Object.prototype.hasOwnProperty메서드를 사용하여 자신의 프로퍼티인지 확인해야 한다.

*for…in문은 열거할 때 순서를 보장하지 않지만 대부분의 모던 브라우저는 순서를 보장하고 숫자인 프로퍼티 키는 정렬 한다.

배열의 경우

for…in문보단 for문이나 for…of문 또는 Array.prototype.forEach 메서드를 사용하길 권장한다.

배열도 객체이기 때문에 프로퍼티와 상속받은 프로퍼티가 포함될 수 있다.

Object.keys/values/entires 메서드

자신의 고유 프로퍼티만 열거하기 위해서는 for…in문보단 Object.keys/values/entires를 사용하는 것이 좋다.

Object.keys 메서드는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키를 배열로 반환.

Object.values 메서드는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 값을 배열로 반환.

Object.entries 메서드는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키와 값을 쌍의 배열로 배열로 담아 반환(이중 배열)

19장 프로토타입 - 지영님