Front-end/Javascript

[Group Study, 모던 자바스크립트 Deep Dive] - 24 클로저 Part1

Daniel(빡일) 2022. 11. 20. 19:09
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Group study background

나만 그런건지는 모르겠지만, 실무를 하다보면 잊어버리는 개념들이 있다.

가끔 FE 뉴비나 novice인분들에게 질문을 받는데, 아리송 할때만큼 쪽팔릴때가 없었다.

인간은 망각의 동물이라고 교수님께서 말씀하셨지만 반복 학습의 힘을 믿는다. React 오픈카톡방에서 모집한 스터디원분들과 함께 "모던 자바스크립트 Deep Dive" 1권 톺아보기를 시작한다!

 

정보 전달용이 아닌 개인 스터디 레코딩용 포스트입니다.

24.0 Preface

 클로저는 JS만의 고유 개념이 아니다. 신입 또는 이직 면접 전에 FE 개발자라면 꼭 숙지하는 개념이기도 하지만, "잘" 이해해서 설명하는 사람은 많지 않은 것 같기도 하다. "클로저"만 설명하기에는 많은 개념들이 함께 들어가기 때문이기도 하다.

 아래의 문장만 보고서 한번에 이해했다면,... 고수다.

"A closure is the combination of a function and the lexical environment within which that fucntion was declared" - 클로버는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.

ref: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/JavaScript/Closures

 

Closures - JavaScript | MDN

A closure is the combination of a function bundled together (enclosed) with references to its surrounding state (the lexical environment). In other words, a closure gives you access to an outer function's scope from an inner function. In JavaScript, closur

developer.mozilla.org

24.1 렉시컬 스코프

 자바스크립트 엔진은 함수가 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 결정한다. 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라고 한다.

[예제 24-01]

const x = 1

function foo() {
 const x = 10
 bar()
}

function bar() {
 console.log(x)
}

foo()//?
bar()//?

 함수의 상위 스코프는 함수를 어디서 정의했느냐에 따라 결정되므로 foo 함수와 bar 함수의 상위 스코프는 전역이다. 

 "함수의 상위 스코프를 결정한다"는 것은 "렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값을 결정한다"는 것과 같다. 렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 저장할 참조값이 바로 상위 렉시컬 환경에 대한 참조이며, 이것이 상위 스코프이다.

 이를 참고해보면, 렉시컬 스코프는 렉시컬 환경의 "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경(위치)에 의해 결정된다.

24.2 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]

함수는 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 정의한다.

즉, 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 [[Environment]]에 저장된 상위 스코프의 참조는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다.

 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점은 함수가 정의된 환경, 즉 상위 함수(또는 전역코드)가 평가 또는 실행되고 있는 시점이며, 이때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트는 상위 함수(또는 전역코드)의 실행 컨텍스트이기 때문이다.

 정리하자면, 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경의 참조가 바로 상위 스코프다. 그리고 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.

[예제 24-02]

const x = 1

function foo() {
 const x = 10
 
 // 상위 스코프는 함수 정의 환경(위치)에 따라 결정된다.
 // 함수 호출 위치와 상위 스코프는 아무런 관계가 없다.
 bar()
}


// function bar는 자신의 상위 스코프, 즉 전역 렉시컬 환경을 [[Environment]]에 저장하여 기억한다.
function bar() {
 console.log(x)
}

foo()//?
bar()//?

[그림 24-01]

 

 foo, bar 함수는 모두 전역에서 함수 선언문으로 정의되었다. 따라서 모두 전역 코드가 평가되는 시점에 평가되어 함수 객체를 생성하고 전역 객체 window의 메서드가 된다.  이때 생성된 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에는 함수 정의가 평가된 시점, 즉 전역 코드 평가 시점에 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경인 전역 렉시컬 환경의 참조가 저장된다.

함수 코드 평가는 아래 순서로 진행된다.

  1. 함수 실행 컨텍트스 생성
  2. 함수 렉시컬 환경 생성
    1. 함수 환경 레코드 생성
    2. this 바인딩
    3. 외부 렉시컬 환경에 대한 참조 결정

외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다. 즉 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조는 바로 함수의 상위 스코프를 의미한다. 

24.3 클로저와 렉시컬 환경

[예제 24-03]

const x = 1;


// (1)
function outer() {
 const x = 10
 const inner = function () { console.log(x) } // (2)
 return inner
}

// outer 함수를 호출하면 중첩 함수 inner를 반환한다.
// 그리고 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 팝되어 제거된다.
const innerFunc = outer(); // (3)
innerFunc(); //(4) 10

 outer 함수를 호출(3)하면 outer 함수는 중첩 함수 inner를 반환하고 생명 주기를 마감한다. 즉, outer 함수의 실행이 종료되면 outer 함수의 실행 컨텍스트는 스택에서 제거된다. 이때 마찬가지로 지역 변수 x 또한 생명 주기를 마감하게 되니 다시 접근할 수 있는 방법은 없어보인다. 

 하지만 (4)에서 호출 결과는 10이다. 이처럼 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우는 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외후 함수 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저라고 부른다.

[그림 24-02]

outer 함수가 평가되어 함수 객체를 생성할 때 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경, 즉 전역 렉시컬 환경을 outer 함수 객체의. [[Environment]] 내부 슬롯에 상의 스코프로서 저장한다. 

 outer 함수를 호출하면 outer 함수의 렉시컬 환경이 생성되고 앞서 outer 함수 객체의 [[Environment]] 내부 슬롯에 저장된 전역 렉시컬 환경을 outer 함수 렉시컬 환경의. "외부 렉시컬 환경에 대한 참조"에 할당한다.

 

 그리고 중첩함수 inner가 평가된다.((2) inner 함수는 함수 표현식으로 정의했기 때문에 런타임에 평가된다) 이때 중첩 함수 inner는 자신의 [[Environment]] 내부 슬롯에 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경, 즉 outer 함수의 렉시컬 환경을 상위 스코프로서 저장한다.

[그림 24-03]

 

 outer 함수의 실행이 종료되면 inner 함수를 반환하면서 outer 함수의 생명 주기가 종료된다(3). 즉, outer 함수의 실행 컨텍스트가 실행 컨텍스트 스택에서 제거된다. 이때 outer 함수의 실행 컨텍스트는 실행 컨텍스트 스택에서 제거되지만 outer 함수의 렉시컬 환경까지 소멸하는 것은 아니다.

 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 컬렉터(GC)는 누군가가 참조하고 있는 메모리 공간을 함부로 해제하지 않는다.

[그림 24-04]

 outer 함수가 반환한 inner 함수를 호출하면(4) inner 함수의 실행 컨텍스트가 생성되고 실행 컨텍스트 스택에 푸시된다. 그리고 렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 inner 함수 객체의 [[Environment]] 내부 슬롯에 저장되어 있는 참조값이 할당된다.

[그림 24-05]

중첩 함수 inner는 외부 함수 outer보다 더 오래 생존했다. 이때 외부 함수보다 더 오래 생존한 중첩 함수는 외부 함수의 생존 여부(실행 컨텍스트의 생존 여부)와 상관없이 자신이 정의된 위치에 의해 결정된 상위 스코프를 기억한다. 이처럼 중첩 함수 inner의 내부에서는 상위 스코프를 참조할 수 있으므로 상위 스코프의 식별자를 참조할 수 있고 식별자의 값을 변경할 수도 있다.

 자바스크립트의 모든 함수는 상위 스코프를 기억하므로 이론적으로 모든 함수는 클로저다. 하지만 일반적으로 모든 함수를 클로저라고 하지는 않는다. 

[예제 24-04]

<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
 <script>
  function foo() {
   const x = 1;
   const y = 2;
   
   //일반적으로 클로저라고 하지 않는다.
   function bar() {
    const z = 3
    
    debugger;
    // 상위 스코프의 식별자를 참조하지 않는다.ㅣ
    console.log(z)
   }
  
  }
   const bar = foo();
   bar();
 </script>
</body>
</html>

 

[그림 24-06]

 위 예제의 중첩 함수 bar는 외부 함수 foo보다 더 오래 유지되지만 상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하지 않는다. 이처럼 상위 스코프의 어떤 식별자도 참조하지 않는 경우 대부분의 모던 브라우저는 최적화를 통해 다음 그림과 같이 상위 스코프를 기억하지 않는다. 참조하지도 않는 식별자를 기억하는 것은 메모리 낭비이기 때문이다. 따라서 bar함수는 클로저라고 할 수 없다.

[예제 24-05]

<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
 <script>
  function foo() {
   const x = 1;
   
   // bar 함수는 클로저였지만 곧바로 소멸한다.
   // 이러한 함수는 일반적으로 클로저라고 하지 않는다.
   function bar() {
   
    debugger;
    // 상위 스코프의 식별자를 참조한다.
    console.log(x)
   }
   
  }
   const bar = foo();
   bar();
 </script>
</body>
</html>

[그림 24-07]

 

위 예제의 중첩 함수수 bar는 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있으므로 클로저다. 하지만 외부 함수 foo의 외부 중첩 함수 bar가 반환되지 않는다. 즉, 외부 함수 foo보다 중첩 함수 bar의 생명 주기가 짧다. 이런 경우 중첩 함수 bar는 클로저였지만 외부 함수보다 일찍 소멸되기 때문에 생명 주기가 종료된 외부 함수의 식별자를 참조할 수 있다는 클로저의 본질에 부합하지 않는다. 따라서 중첩함수 bar는 일반적으로 클로저라고 하지 않는다.

 

[예제 24-06]

<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
 <script>
  function foo() {
   const x = 1;
   const y = 2;
   
   // Closure
   // 중첩 함수 bar는 외부 함수보다 더 오래 유지되며 상위 스코프의 식별자를 참조한다.
   function bar() {
   
    debugger;
    // 상위 스코프의 식별자를 참조한다.
    console.log(x);
   }
   
   return bar;
  }
    const bar = foo();
   bar();
 </script>
</body>
</html>

[그림 24-08]

위 예제의 중첩 함수 bar는 사위 스코프의 식별자를 참조하고 있으므로 클로저다. 그리고 외부 함수의 외부로 반환되어 외부 함수보다 더 오래 살아 남는다.

 이처럼 외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 클로저는 중첩 함수가 상위 스코프의 식별자를 참조하고 있고 중첩 함수가 외부 함수보다 더 오래 유지되는 경우에 한정하는 것이 일반적이다.

 

 

 

 

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