현인
25장 클래스 본문
클래스는 프로토타입의 문법적 설탕인가?
자바스크립트는 프로토타입 기반 객체지향 언어다. 비록 다른 객체지향 언어와의 차이점에 대한 논쟁이 있긴 하지만 자바스크립트는 강력한 객체지향 프로그래밍 능력을 지니고 있다.
ES6에서 도입된 클래스는 기존 프로토타입 기반 객체 지향 프로그래밍보다 클래스 기반 객체지향 프로그래밍에 익숙한 프로그래머가 더욱 빠르게 학습할 수 있도록 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어와 매우 흡사한 새로운 객체 생성 메커니즘을 제시한다.
그렇다고 ES6의 클래스가 기존의 프로토타입 기반 객체지향 모델을 폐지하고 새롭게 클래스 기반 객체지향 모델을 제공하는 것은 아니다. 사실 클래스는 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 문법적 설탕이라고 볼 수도 있다.
클래스와 생성자 함수의 차이
| 구분 | 클래스 | 생성자 함수 |
| new 연산자 없이 호출 | 에러 발생 | 일반 함수로서 호출 |
| 상속 키워드 | extends, super 키워드 지원 | extends, super 키워드 지원 X |
| 호이스팅 | 발생하지 않는 것처럼 동작 | 함수 선언문 : 함수 호이스팅 발생 함수 표현식 : 변수 호이스팅 발생 |
| strict mode | 암묵적으로 strict mode 지정, 해제 불가 | 암묵적으로 strict mode 지정 X |
| 프로퍼티 열거 (constructor, 프로토타입 메서드, 정적 메서드) |
불가능 | 가능 |
클래스는 생성자 함수 기반의 객체 생성 방식보다 견고하고 명료하다. 특히 클래스의 extends와 super 키워드는 상속 관계 구현을 더욱 간결하고 명료하게 한다.
따라서 클래스를 프로토타입 기반 객체 생성 패턴의 단순한 문법적 설탕이라고 보기보다는 새로운 객체 생성 메커니즘으로 보는 것이 좀 더 합당하다.
클래스 정의
클래스는 class 키워드로 정의한다. 클래스 이름은 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적이다.
class Person {}
일반적이지는 않지만 표현식으로 클래스를 정의할 수도 있다. 이때 이름을 가질 수도 있고 갖지 않을 수도 있다.
const Person = class {};
const Person = class MyClass {};
클래스를 표현식으로 정의할 수 있다는 것은 클래스가 값으로 사용할 수 있는 일급 객체라는 것을 의미한다. 클래스는 일급 객체로서 다음과 같은 특징을 갖는다.
- 무명의 리터럴로 생성할 수 있다. 즉, 런타임에 생성이 가능하다.
- 변수나 자료구조에 저장할 수 있다.
- 함수의 매개변수에 전달할 수 있다.
- 함수의 반환값으로 사용할 수 있다.
클래스 몸체에는 0개 이상의 메서드만 정의할 수 있으며 클래스 몸체에서 정의 가능한 메서드는 다음과 같다.
- constructor(생성자)
- 프로토타입 메서드
- 정적 메서드
class Person{
// 생성자
constructor(name) {
this.name = name;
}
// 프로토타입 메서드
sayHi() {
console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
}
// 정적 메서드
static sayHello() {
console.log("Hello!");
}
}
이처럼 클래스와 생성자 함수의 정의 방식은 형태적인 면에서 매우 유사하다.
클래스 호이스팅
클래스는 평가되어 함수 객체를 생성한다.
클래스 선언문도 변수 선언, 함수 정의와 마찬가지로 호이스팅이 발생한다. 단, 클래스는 선언문 이전에 일시적 사각지대에 빠지기 때문에 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다. (let, const의 방식과 유사)
인스턴스 생성
클래스는 반드시 new 연산자와 함께 호출해야 한다.
클래스 표현식으로 정의된 클래스의 경우 클래스를 가리키는 식별자를 사용해 인스턴스를 생성하지 않고 기명 클래스 포현식의 클래스 이름을 사용해 인스턴스를 생성하면 에러가 발생한다.
const Perosn = class MyClass {};
// 올바른 인스턴스 생성
const me = new Person();
// 올바르지 않은 인스턴스 생성
const you = new MyClass();
클래스 표현식에서 사용한 클래스 이름은 외부 코드에서 접근 불가능하다.
메서드
constructor
constructor는 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수한 메서드다. constructor는 이름을 변경할 수 없다.
class Person{
constructor() {
this.name = "Lee";
}
}
클래스는 인스턴스를 생성하기 위한 생성자 함수다. 따라서 클래스는 평가되어 함수 객체가 되고 함수와 동일하게 프로토타입과 연결되어 있다. 따라서 클래스의 constructor 내부에서 this에 추가한 프로퍼티는 클래스가 생성한 인스턴스의 프로퍼티가 되며 constructor 내부의 this는 클래스가 생성한 인스턴스를 가리킨다.
constructor 메서드는 메서드로 해석되는 것이 아니라 클래스가 평가되어 생성한 함수 객체 코드의 일부가 된다. 다시 말해, 클래스 정의가 평가되면 constructor의 기술된 동작을 하는 함수 객체가 생성된다.
특징을 몇 가지 살펴 보면,
- constructor는 클래스 내에 최대 한 개만 존재할 수 있다. 만약 클래스가 2개 이상의 constructor를 가지고 있다면 문법 에러가 발생한다.
- constructor는 생략할 수 있다.
- 빈 constructor가 암묵적으로 할당되고 빈 객체를 생성한다.
- 프로퍼티가 추가되어 초기화된 인스턴스를 생성하려면 constructor 내부에서 this에 인스턴스 프로퍼티를 추가한다.
class Person{
constructor() {
this.name = "Lee";
this.address = "Seoul";
}
}
- 초기 값을 가지고 인스턴스를 생성하려면 매개변수를 선언하고 전달한다.
class Person{
constructor(name, address) {
this.name = name;
this.address = address;
}
}
const me = new Person("Lee", "Seoul");
- 별도의 반환문을 갖지 않아야 한다
- 암묵적으로 this를 반환하기 때문이다.
프로토타입 메서드
클래스 몸체에서 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티에 추가하지 않아도 기본적으로 프로토타입 메서드가 된다.
class Person{
constructor(name) {
this.name = name;
}
// 프로토타입 메서드
sayHi() {
console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
}
}
const me = new Person("Lee");
me.sayHi() // Hi! My name is Lee
클래스가 생성한 인스턴스는 프로토타입 체인의 일원이 된다. 즉 클래스 몸체에서 정의한 메서드는 인스턴스의 프로토타입에 존재하는 프로토타입 메서드가 된다. 인스턴스는 프로토타입 메서드를 상속받아 사용할 수 있다.
결국 클래스는 생성자 함수와 같이 인스턴스를 생성하는 생성자 함수라고 볼 수 있다. 다시 말해, 클래스는 생성자 함수와 마찬가지로 프로토타입 기반의 객체 생성 메커니즘이다.
정적 메서드
정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있는 메서드를 말한다.
클래스에서는 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드가 된다.
class Person{
constructor(name) {
this.name = name;
}
// 정적 메서드
static sayHi() {
console.log(`Hi!`);
}
}
정적 메서드는 클래스에 바인딩된 메서드가 된다. 즉 클래스가 평가 되어 생성된 함수 객체의 메서드가 된다.
정적 메서드는 인스턴스로 호출할 수 없다. 인스턴스의 프로토타입 체인상에 존재하지 않기 때문이다.
정적 메서드와 프로토타입 메서드의 차이
- 정적 메서드와 프로토타입 메서드는 자신이 속해 있는 프로토타입 체인이 다르다.
- 정적 메서드는 클래스로 호출하고 프로토타입 메서드는 인스턴스로 호출한다.
- 정적 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 없지만 프로토타입 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 있다.
클래스에서 정의한 메서드의 특징
- function 키워드를 생략한 메서드 축약 표현을 사용
- 객체 리터럴과는 다르게 클래스에 메서드를 정의할 때는 콤마가 필요 없다.
- 암묵적으로 strict mode로 실행된다
- for .. in 문이나 Object.keys 메서드 등으로 열거할 수 없다.
- 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor다. 따라서 new 연산자와 함께 호출할 수 없다.
클래스의 인스턴스 생성 과정
- constructor 내부 코드가 실행되기 앞서 암묵적으로 빈 객체가 생성되고 프로토타입으로 클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체가 설정된다. 그리고 이 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩 된다.
- constructor 내부 코드가 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다. 즉, this에 바인딩 되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티 값을 초기화 한다. 만약 cosntructor가 생략되었다면 이 과정도 생략한다.
- 클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
프로퍼티
인스턴스 프로퍼티
- constructor 내부에서 정의해야 함
- 접근 제한자를 지원하지 않는다. 따라서 언제나 인스턴스 프로퍼티는 public 하다
접근자 프로퍼티
접근자 프로퍼티는 클래스에서도 사용할 수 있다
- getter는 앞에 get 키워드를 사용해 정의한다
- 인스턴스 프로퍼티에 접근할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요한 경우 사용
- setter는 앞에 set 키워드를 사용해 정의한다
- 인스턴스 프로퍼티에 값을 할당할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요한 경우 사용
- getter, setter 이름은 인스턴스 프로퍼티 처럼 사용된다.
- getter는 호출하는 것이 아닌 프로퍼티처럼 참조하는 형식으로 사용한다
- setter도 호출하는 식이 아닌 할당하는 형식으로 사용하기에 반드시 매개변수가 하나 있어야한다.
- setter는 단 하나의 값만 할당 받기에 단 하나의 매개변수만 선언할 수 있다.
- 클래스의 접근자 프로퍼티 역시 프로토타입의 프로퍼티가 된다.
클래스 필드 정의 제안
자바스크립트의 클래스 몸체에는 메서드만 선언할 수 있다. 따라서 클래스 몸체에 자바와 유사하게 클래스 필드를 선언하면 문법 에러가 발생한다.
하지만 TC39 프로세스의 stage 3에서 제안한 클래스 필드 정의가 구현되어서 클래스 필드를 클래스 몸체에 정의할 수 있게 되었다. (정식 사양인가 이제..?)
특징으로는
- this에 클래스 필드를 바인딩하면 안된다.
- 클래스 필드를 참조할 때 꼭 this를 사용해야 한다.
- 클래스 필드에 초기값을 할당하지 않으면 undefined
- 외부의 초기 값으로 클래스 필드를 초기화해야 한다면 constructor 활용
- 함수는 일급 객체이므로 함수를 클래스 필드에 할당할 수 있다.
- 따라서 클래스 필드를 활용해 메서드를 정의할 수 있다.
- 이 경우에는 인스턴스 메서드가 된다
private 필드 정의 제안
private 필드 선두에는 #을 붙여준다. private 필드를 참조할 때도 #을 붙여주어야 한다.
private 필드는 클래스 내부에서만 참조할 수 있다. 따라서 클래스 외부에서 private 필드에 직접 접근할 수 있는 방법은 없다. 다만 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근하는 방법은 유효하다.
private 필드는 반드시 클래스 몸체에 정의해야 한다.
- private 필드를 직접 constructor에 정의하면 에러가 발생한다.
static 필드 정의 제안
static 키워드를 활용해 정적 필드를 정의할 수 있다.
상속에 의한 클래스 확장
클래스 상속과 생성자 함수 상속
프로토타입 기반 상속은 프로토타입 체인을 통해 다른 객체의 자산을 상속 받는 개념이지만 상속에 의한 클래스 확장은 기존 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장하여 정의하는 것이다.
자바스크립트의 클래스는 상속을 통해 기존 클래스를 확장할 수 있는 문법이 기본적으로 제공된다.
class Animal {
constructor(age, weight){
this.age = age;
this.weight = weight;
}
eat() { return 'eat'; }
move() { return 'move'; }
}
class Bird extends Animal {
fly() { return 'fly' }
}
const bird = new Bird(1, 5);
console.log(bird.eat()); // eat
console.log(bird.move()); // move
console.log(bird.fly()); // fly
클래스는 상속을 통해 다른 클래스를 확장할 수 있는 문법인 extends 키워드가 기본적으로 제공된다.
extends 키워드를 사용한 클래스 확장은 간편하고 직관적이다.
하지만 생성자 함수는 클래스와 같이 상속을 통해 다른 생성자 함수를 확장할 수 있는 문법이 제공되지 않는다.
extends 키워드
상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속 받을 클래스를 정의한다.
상속을 통해 확장된 클래스를 서브 클래스라 부르고 서브 클래스에게 상속된 클래스를 수퍼 클래스라 부른다. 서브 클래스를 파생 클래스 또는 자식 클래스, 수퍼 클래스를 베이스 클래스 또는 부모 클래스라고 부르기도 한다.
수퍼 클래스와 서브 클래스는 인스턴스의 프로토타입 체인뿐 아니라 클래스 간의 프로토타입 체인도 생성한다. 이를 통해 프로토타입 메서드, 정적 메서드 모두 상속이 가능하다.
동적 상속
생성자 함수를 상속 받아 클래스를 확장할 수도 있다. 단, extends 키워드 앞에는 반드시 클래스가 와야 한다.
function Base(a) {
this.a = a;
}
class Derived extends Base {}
const derived = new Derived(1);
console.log(derived); // Derived {a : 1}
extends 키워드 다음에는 클래스 뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. 이를 통해 동적으로 상속 받을 대상을 결정할 수 있다.
서브 클래스의 constructor
서브 클래스에서 constructor를 생략하면 수퍼 클래스의 constructor를 호출하여 인스턴스를 생성한다.
수퍼 클래스와 서브 클래스 모두 constructor를 생략하면 빈 객체가 생성된다.
super 키워드
super 키워드는 함수처럼 호출할 수도 있고 this와 같이 식별자처럼 참조할 수 있는 특수한 키워드다.
- super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.
- super를 참조하면 수퍼 클래스의 메서드를 호출 할 수 있다.
super 호출
super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.
서브 클래스의 constructor를 생략하면 암묵적으로 super를 호출하여 수퍼 클래스의 constructor를 호출한다.
수퍼 클래스에서 추가한 프로퍼티와 서브 클래스에서 추가한 프로퍼티를 갖는 인스턴스를 생성한다면 서브 클래스의 constructor를 생략할 수 없다. 이 때 new 연산자와 함게 서브 클래스를 호출하면서 전달한 인수 중에서 수퍼 클래스의 constructor에 전달할 필요가 있는 인수는 서브 클래스의 cosntructor에서 호출하는 super를 통해 전달한다.
super 호출 시 주의사항
- 서브 클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브 클래스의 cosntructor에서는 반드시 super를 호출해야 한다
- 서브 클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없다
- super는 반드시 서브클래스의 constructor에서만 호출한다. 서브 클래스가 아닌 클래스의 constructor나 함수에서 super를 호출하면 에러가 발생한다
super 참조
메서드 내에서 super를 참조하면 수퍼 클래스의 메서드를 호출할 수 있다.
- super는 자신을 참조하고 있는 메서드가 바인딩되어 있는 객체의 프로토타입을 가리킨다. 단 call 메서드를 사용해 this 바인딩을 해줘야 한다. super 참조가 동작하기 위해서는 super를 참조하고 있는 메서드가 바인딩되어 있는 객체의 프로토타입을 찾을 수 있어야 한다. 이를 위해 메서드는 내부 슬롯 [[HomeObject]]를 가지며, 자신을 바인딩하고 있는 객체를 가리킨다.
- 주의할 점은 ES6 메서드 축약 표현으로 정의된 함수만이 [[HomeObject]]를 갖는다는 것이다.[[HomeObject]]를 가지는 함수만이 super를 참조할 수 있다. 따라서 [[HomeObject]]를 가지는 ES6의 메서드 축약 표현으로 정의된 함수만이 super를 참조할 수 있다.
- 서브 클래스의 정적 메서드 내에서 super 참조는 수퍼 클래스의 정적 메서드를 가리킨다
상속 클래스의 인스턴스 생성 과정
- 서브 클래스의 super 호출
- 자바스크립트 엔진은 수퍼 클래스와 서브 클래스를 구분하기 위해 base 또는 derived를 값으로 갖는 내부 슬롯 [[ConstructorKind]]를 갖는다.
- 서브 클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼 클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 이것이 바로 서브 클래스 constructor에서 반드시 super를 호출해야 하는 이유다.
- 수퍼 클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩
- 수퍼 클래스의 constructor 내부 코드가 실행되기 이전에 빈 객체를 먼저 생성하고 this에 바인딩된다. 따라서 수퍼 클래스의 constructor 내부의 this는 생성된 인스턴스를 가리킨다
- new 연산자와 함께 호출된 함수는 서브 클래스이기에 new.target은 서브 클래스를 가리킨다. 따라서 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브 클래스가 생성한 것으로 처리된다.
- 따라서 생성된 인스턴스의 프로토타입은 서브 클래스의 prototype이 가리키는 객체다.
- 수퍼 클래스의 인스턴스 초기화
- 수퍼 클래스의 constructor가 실행되어 this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
- 서브 클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩
- super의 호출이 종료되고 제어 흐름이 서브 클래스의 constructor로 돌아온다. 이때 super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다. 서브 클래스는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고 super가 반환한 인스턴스를 this에 바인딩하여 그대로 사용한다.
- 서브 클래스의 인스턴스 초기화
- 서브 클래스에 기술되어 있는 인스턴스 초기화가 실행된다. 즉, this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달 받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티를 초기화한다.
- 인스턴스 반환
- 클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
표준 빌트인 생성자 함수 확장
동적 상속에서 살펴 보았듯이 extends 키워드 다음에는 클래스 뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. String, Number, Array 같은 표준 빌트인 객체도 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 생성자 함수 이므로 extends 키워드를 사용하여 확장할 수 있다.
마치며
프로토타입을 잘 학습했다면 클래스도 이해하기 쉬울 것이다. ES6 사양부터 추가된 새로운 객체 생성 메커니즘이므로 잘 숙지해두자.
참고 문헌
- 이웅모. 『모던 자바스크립트 Deep Dive』. 위키북스, 2020.
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