24장 클로저(closure)

클로저는 자바스크립트 고유의 개념이 아니다.
함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어에서 사용되는 중요한 특성이다.
클로저는 자바스크립트 고유의 개념이 아니므로 클로저의 정의가 ECMAScript 사양에 등장하지 않는다.
MDN에서는 클로저에 대해 다음과 같이 정의하고 있다.
클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다

01. 렉시컬 스코프(Lexical scope)

자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다.
- 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라 한다.
실행 컨텍스트에서 살펴보았듯이 스코프의 실체는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경이다.
- 이 렉시컬 환경은 자신의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결된다.
- 이것이 바로 스코프 체인이다.
함수의 상위 스코프를 결정한다는 것은 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값을 결정한다는 것과 같다.
- 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값이 바로 상위 렉시컬 환경에 대한 참조이며, 이것이 상위 스코프이기 때문이다.
렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경(위치)에 의해 결정된다. 이것이 바로 렉시컬 스코프다.

02. 함수 객체의 내부 슬롯 `[[Environment]]`

함수가 정의된 환경(위치)과 호출되는 환경(위치)은 다를 수 있다.
따라서 렉시컬 스코프가 가능하려면 함수는 자신이 호출되는 환경과는 상관없이 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프를 기억해야 한다.
이를 위해 함수는 자신의 내부 슬롯[[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다.
- 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성할 때 자신이 정의된 환경(위치)에 의해 결정된 상위 스코프의 참조를 함수 객체 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한다.
- 이때 자신의 내부 슬롯에 저장된 상위 스코프의 참조는 현재 실행중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다.
따라서 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 바로 상위 스코프다.
또한 자신이 호출되었을 때 생성할 함수 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장될 참조값이다.
함수 객체는 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장한 렉시컬 환경의 참조, 즉 상위 스코프를 자신이 존재하는 한 기억한다.
- 이때 함수 렉시컬 환경의 구성 요소인 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.ㄴ

03. 클로저와 렉시컬 환경

const x = 1;

function outer() {
  const x = 10;
  // inner 함수는 자신이 평가될 때 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 [[Environment]]내부 슬롯에 저장한다.
  // 이때 저장된 상위 스코프는 함수가 존재하는 한 유지된다.
  const inner = function () {
    console.log(x);
    return inner;
  };
}

// outer 함수를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환한다.
// 그리고 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 pop되어 제거된다.
// 하지만 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니다.
const innerFunc = outer();

// 하지만 코드의 실행 결과는 outer함수의 지역 변수 x의 값을 반환한다. 이미 생명주기가 종료되어 실행 컨텍스트 스택에서 제거된 outer함수의 지역 변수를 반환하며 동작하고 있다.
innerFunc(); // 10

외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저라고 부른다.
다시 클로저에 대한 MDN정의를 작성해 보겠다
클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.
- 렉시컬 스코프에서 살펴보았듯이 MDN에 의한 정의에서 그 함수가 선언된 렉시컬 환경이란 함수가 정의된 위치의 스코프, 즉 상위 스코프를 의미하는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 말한다.
클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.
- 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다.
클로저에 의해 참조되는 상위 스코프의 변수를 자유 변수 라고 부른다.
- 클로저란 함수가 자유 변수에 대해 닫혀있다 라는 의미다.
- 더 쉽게 말하면 자유 변수에 묶여있는 함수 라고 할 수 있다.

04. 클로저의 활용

클로저는 상태(state)가 의도치 않게 변경되지 않도록 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하여 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다.

// 함수를 인수로 전달받고 함수를 반환하는 고차 함수
// 이 함수는 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 기억하는 클로저를 반환한다.
function makeCounter(aux) {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  let counter = 0;

  // 클로저를 반환
  return function () {
    // 인수로 전달받은 보조 함수에 상태 변경을 위임한다.
    counter = aux(counter);
    return counter;
  };
}

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
function decrease(n) {
  return --n;
}

// 함수로 함수를 생성한다.
// makeCounter 함수는 보조 함수를 인수로 전달받아 함수를 반환한다.
const increaser = makeCounter(increase);
console.log(increase()); // 1
console.log(increase()); // 2

// increaser 함수와는 별개의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 카운터 상태가 연동하지 않는다.
const decreaser = makeCounter(decrease);
console.log(decreaser()); // -1
console.log(decreaser()); // -2

// makeCounter 함수를 호출해 함수를 반환할 때 반환된 함수는 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖는다.
// 함수를 호출하면 그때마다 새로운 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경이 생성되기 때문
// 독립된 카운터가 아니라 연동하여 증감이 가능하게 만드려면 렉시컬 환경을 공유하는 클로저를 만들어야 한다
// const counter = (function ( { ... }))

05. 캡슐화와 정보 은닉

캡슐화는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.
캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라 한다.
- 정보 은닉은 외부에 공개할 필요가 없는 구현의 일부를 외부에 공개되지 않도록 감추어 적절치 못한 접근으로부터 객체의 상태가 변경되는 것을 방치해 정보를 보호하고, 객체 간의 상호 의존성, 즉 결합도를 낮추는 효과가 있다.
자바스크립트 객체의 모든 프로퍼티와 메서드는 기본적으로 public하다.
자바스크립트에서도 정보 은닉이 가능한 것처럼 보이게 만들수는 있다.
- 하지만 자바스크립트는 정보 은닉을 완전하게 지원하지 않는다.
- 인스턴스 메서드를 사용한다면 자유 변수를 통해 private을 흉내 낼 수는 있지만 프로토타입 메서드를 사용하면 이마저도 불가능해진다.

const Person = (function () {
  let _age = 0; // private

  // 생성자 함수
  function Person(name, age) {
    this.name = name; // public
    _age = age;
  }

  // 프로토타입 메서드
  Person.prototype.sayHi = function () {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}. I am ${_age}.`);
  };

  // 생성자 함수를 반환
  return Person;
})();

const me = new Person("Kim", 30);
me.sayHi(); // Hi! My name is Kim. I am 30.
console.log(me.name); // Kim
console.log(me._age); // undefined

const you = new Person("Lee", 20);
you.sayHi(); // Hi My name is Lee. I am 20.
console.log(you.name); // Lee
console.log(you._age); // undefined

[JS-Deepdive] 24장 클로저

24장 클로저(closure)

01. 렉시컬 스코프(Lexical scope)

02. 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

03. 클로저와 렉시컬 환경

04. 클로저의 활용

05. 캡슐화와 정보 은닉

02. 함수 객체의 내부 슬롯 `[[Environment]]`