Skip to main content

19장 프로토타입

자바스크립트는 명령형, 함수형, 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어이다.

자바스크립트는 객체 기반의 프로그래밍 언어이며 이루고있는 거의 모든것이 객체이다. 원시 타입의 값을 제외한 나머지 값들은 모두 객체이다.

19.1 객체 지향 프로그래밍​

객체 지향 프로그래밍은 여러개의 독립적 단위, 즉 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 말한다.

실세계의 실체를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작한다. 실체는 속성을 가지고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별할 수 있다.

다양한 속성중에서 프로그램에 필요한 속성만 간추려 내어 표현한 것을 추상화 (abstraction)라 한다. 속성을 통해 여러개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 객체라 하고, 이 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임이 객체지향 프로그래밍이다.

객체지향 프로그래밍은 객체의 state를 나타내는 데이터와 상태 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶는다. 따라서 객체는 상태 데이터와 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조라고 할 수있다. 이때 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라 부른다.

객체는 고유의 기능을 갖지만, 다른 객체와 관계성을 가질 수 있다. 메시지를 주고 받거나, 데이터를 처리하고 다른 객체의 데이터, 동작을 상속받아 사용하기도한다.

19.2 상속과 프로토타입​

상속(Inheritance)은 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는것을 말한다.

자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다.

동일한 생성자 함수에의해 생성된 모든 인스턴스가 동일한 내용의 메서드를 중복 소유하는것은 메모리 낭비이다. 이 중복을 제거하기위해 프로포타입 기반 상속을 구현할 수 있다.

Circle.prototype.getArea =
function () {};

//getArea 메서드를 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 추가하면 모든 인스턴스가 공유할수있음

생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 자신의 프로토타입, 즉 상위(부모) 객체 역할을 하는 Circle.prototype의 모든 프로퍼티와 메서드를 상속받는다.

19.3 프로토타입 객체​

프로토타입은 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다.

어떤 객체의 상위(부모)객체의 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티를 제공한다.

모든 객체는 [[prototype]] 이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입(null 인 경우도있음)의 참조다. 객체가 생성될때 객체 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고[[prototype]]에 저장된다.

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

[[prototype]] 내부 슬롯에는 직접 접근하는게 아니라 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 자신의 [[prototype]] 내부 슬롯이 가리키는 프로토타입에 간접적으로 접근한다.

__proto__ 접근자 프로퍼티​

모든 객체는 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 [[prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

__proto__는 접근자 프로퍼티다.​

접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수 (accessor function), 즉 [[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트로 구성된 프로퍼티다. __proto__를 통해 프로토타입에 접근하면 getter 함수가 호출, 새로운 프로토타입을 할당하면 setter 함수가 호출된다.

__proto__ 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용 된다.​

__proto__ 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티다. 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 를 사용할 수 있다.

접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유​

상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다.

const parent = {};
const child = {};

child.__proto__ = parent;

parent.__proto__ = child;
//TypeError: Cyclic __proto__ value

순환 참조하는 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 무한 루프에 빠진다. 이렇게 아무런 체크 없이 무조건적으로 프로토타입을 교체할 수 없도록 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 접근하고 교체하도록 구현되어 있다.

__proto__ 를 코드내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.​

직접 상속을 통해 Object.prototype을 상속받지 않는 객체를 생성할 수도 있기 때문이다. 따라서 참조할때는 Object.getProtototypeOf , 교체 할때는 setPrototypeOf 메서드를 권장한다.

함수 객체의 prototype 프로퍼티​

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

//non-constructor
const obj = {
    foo () {}
}

console.log(obj.foo.prototype);
// undefined

일반 함수 (함수 선언문, 함수 표현식)도 prototype 프로퍼티를 소유하지만, 객체를 생성하지 않는 일반 함수의 prototype 프로퍼티는 아무런 의미가 없다.

모든 객체가 가지고있는 __proto__ 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다.

하지만 프로퍼티를 사용하는 주체가 다르다. __proto__ 는 모든 객체가 사용하며, 객체가 자신의 프로토타입에 접근, 또는 교체하기 위한 목적이다. prototype 은 생성자 함수가 사용하며, 생성자 함수가 자신이 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 할당하기 위해 사용한다.

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

const me = new Person('Lee');

console.log(Person.prototype === me.__proto__);
//true

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

프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수​

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

Person 생성자 함수가 me 객체를 생성할때, me 객체는 프로토타입의 constructor 프로퍼티를 통해 생성자 함수와 연결된다. me 객체에는 construtor 프로퍼티가 없지만 me 객체의 프로토타입인 Person.prototype 에는 있다. 따라서 me 객체는 Person.prototype의 constructor 프로퍼티를 상속받아 사용할수있다.

19.4 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입​

new 연산자와 함께 생성자 함수가 아닌 리터럴 표기법에 의한 객체 생성 방식이있다. 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 프로토타입이 존재하지만 이 프로토타입의 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 단정 할수 없다.

//객체 리터럴로 생성
const obj = {};
//하지만 constructor 가 Object 생성자 함수
console.log(obj.constructor === Object); //true

Object 생성자 함수에 인수를 전달하지 않거나, undefined 또는 null을 인수로 전달하면서 호출하면 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출, Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 빈 객체를 생성한다.

객체 리터럴이 평가될 때도 추상 연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 빈 객체를 생성하는것은 동일하지만, 다른 세부 내용은 다르다.

즉, 객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object 생성자 함수가 생성한 객체가 아니다.

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위해 프로토타입이 필요하다. 따라서 가상적인 생성자 함수를 갖는다. 프로토타입은 생성자 함수와 더불어 생성되며, prototype, constrcutor 프로퍼티에 의해 연결되어 있기 때문이다.즉, 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

리터럴 표기법으로 의해 생성된 객체는 생성자 함수에 의해 생성된 객체는 아니지만, 둘다 본질적인 면에서 큰차이는 없다.

따라서 프로토타입의 constructor 프로퍼티를 통해 연결되어 있는 생성자 함수를 리터럴 표기법으로 생성한 객체를 생성한 생성자 함수 로 생각해도 크게 무리는 없다.

19.5 프로토타입의 생성시점​

프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다. 생성자 함수는 사용자 정의 생성자 함수, 빌트인 생성자 함수로 구분한다.

사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점​

내부 메서드 [[Construct]] 를 갖는 함수 객체 즉 constructor 또는 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다. (생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, 즉 non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다)

함수 선언문은 런타임 이전에 먼저 실행된다. 이때 프로토타입도 생성된다. 생성된 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되고 오직 constructor 프로퍼티를 갖는 객체다.

생성된 프로토타입의 프로토타입은 Object.prototype 이다.

사용자 정의 생성자 함수는 자신이 평가되어 함수 객체로 생성되는 시점에 프로토타입도 생성되고, 생성된 프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점​

Object, String, Number, Function, Array, RegExp, Date, Promise 등과 같은 빌트인 생성자 함수도 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다.

모든 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다. 객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화되어 존재한다.

이후 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면, 프로토타입은 생성된 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당된다.

*전역 객체는 코드가 실행되기 이전 단계에 엔진에 의해 생성되는 특수한 객체이다.

  • 클라이언트 사이드 (브라우저) : window
  • 서버 사이드 (node.js): global

19.6 객체 생성 방식과 프로토타입의 결정​

객체 생성 방식

  • 객체 리터럴
  • Object 생성자 함수
  • 생성자 함수
  • Object.create 메서드
  • 클래스 (ES6)

세부적인 객체 생성 방식의 차이는 있으나 추상 연산 OrdinaryObjectCreate 에 의해 생성된다는 공통점을 갖는다. OrdinaryObjectCreate는 필수적으로 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달 받고, 추가할 프로퍼티 목록이 인수로 전달된 경우 프로퍼티를 객체에 추가한다.

즉, 프로토타입은 추상 연산 OrdinaryObjectCreate 에 전달되는 인수에 의해 결정된다. 이 인수는 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입​

리터럴 평가하여 객체를 생성 → OrdinaryObjectCreate에 Object.prototype 전달

객체 리터럴에 의해 생성된 객체는 Object.prototype을 프로토타입으로 갖게되며, 상속받는다. 이 객체는 constructor 프로퍼티와 hasOwnProperty 메서드등을 ‘소유'하지는 않지만, Object.prototype을 상속받았기때문에 자유롭게 사용할수있다.

const obj = { x: 1 };

console.log(obj.constructor === Object); //true
console.log(obj.hasOwnProperty('x')); //true

Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입​

Object 생성자 함수를 호출하면 마찬가지로 OrdinaryObjectCreate 호출. 이때 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다. 즉 객체 리터럴에 의해 생성된 객체와 동일한 구조를 갖는다.

차이는? 리터럴방식은 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만, Object 생성자 함수 방식은 일단 빈객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가해야 한다.

생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입​

new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하면 OrdinaryObjectCreate 호출되고, 이때 전달되는 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체이다. 사용자 정의 생성자 함수와 더불어 생성된 프로토타입의 프로퍼티는 constructor뿐이다.

생성자 함수 Person이 있다면 Person.prototype.sayHello 와 같이 프로토타입에 프로퍼티를 추가, 삭제 할수있고, 프로토타입 체인에 즉각 반영된다.

19.7 프로토타입 체인​

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

Person.prototype.sayHello =
function () {};

const me = new Person('Lee');
console.log(me.hasOwnProperty('name')); //true

Person 생성자 함수에 의해 생성된 me 객체는 Object.prototype의 메서드인 hasOwnProperty를 호출할 수 있다. me 객체는 Person.prototype 뿐 아니라 Object.prototype도 상속받았다는 것을 의미한다.

me 객체의 프로토타입 = Person.prototype Person prototype 의 프로토타입 = Object.prototype

프로토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

자바스크립트는 객체의 프로퍼티에 접근 하려고할때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 자신의 부모역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다. 이것을 프로토타입 체인이라 한다. 프로토타입 체인은 자바스크립트가 객체 지향 프로그래밍의 상속을 구현하는 매커니즘이다.

프로토타입 체인의 최상위에 위치하는 객체는 언제나 Object.prototype. 따라서 모든 객체는 Object.prototype을 상속받는다. Object.prototype을 프로토타입 체인의 종점이라 한다.

Object.prototype의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부슬롯의 값은 null이다. 종점에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는 경우 undefined 반환한다 (에러를 반환하지 않음).

프로퍼티 체인은 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘인 것에 반해 스코프 체인은 식별자 검색을 위한 메커니즘이다.

me.hasOwnProperty('name');

위에서, 먼저 스코프 체인에서 me 식별자를 검색한다. 전역에서 선언되었으므로 전역 스코프에서 검색. 식별자를 검색한 다음, me 객체의 프로토타입 체인에서 메서드를 검색한다.

따라서 스코프 체인과 프로토타입 체인은 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 검색하는데 사용된다.

19.8 오버라이딩과 프로퍼티 섀도잉​

프로토타입 프로퍼티와 같은 이름의 프로퍼티를 인스턴스에 추가하면, 프로토타입 프로퍼티를 덮어쓰는게 아니라 인스턴스 프로퍼티로 추가되고 프로토타입 프로퍼티를 오버라이딩한다. 프로포타입 프로퍼티는 가려진다. 상속 관계에 의해 프로퍼티가 가려지는 현상을 프로퍼티 섀도잉이라 한다.

프로퍼티 삭제를 할때는 인스턴스 프로퍼티가 먼저 삭제된다. 프로토타입 프로퍼티를 변경/삭제하려면 하위 객체를 통해 프로토타입 체인으로 접근하는 것이 아니라 (하위 객체를 통해 프로토타입에 get 액세스는 허용, set 액세스는 허용되지 않음) 직접 접근해야한다.

delete Person.prototype.sayHello;

19.9 프로토타입의 교체​

프로토타입은 생성자 함수 또는 인스턴스에 의해 교체할 수 있다.

생성자 함수에 의한 프로토타입의 교체​

생성자 함수 정의 안에서 생성자 함수의 prototype 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체할 수 있다. 이런 교체는 constructor 프로퍼티와 생성자 함수간의 연결이 파괴되고, constructor 프로퍼티를 추가하여 되살릴 수 있다.

인스턴스에 의한 프로토타입의 객체​

인스턴스의 __proto__ 접근자 프로퍼티 (또는 Object.setPrototypeOf)를 통해 프로토타입을 교체할 수 있다

생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 다른 객체를 바인딩하는것은 미래에 생성할 인스턴스의 프로토타입을 교체하는것인 반면, __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 교체하는 것은 이미 생성된 객체의 프로토타입을 교체하는 것이다.

생성자 함수에 의한 교체에서는 생성자 함수의 prototype 프로퍼티가 교체된 프로토타입을 가리키지만 (생성자 함수의 prototype을 교체했기때문) 인스턴스에 의한 교체는 교체된 프로토타입을 가리키지 않는다.

이런 직접적인 프로토타입 교체는 번거롭고 좋지 않다.

19.10 instanceof 연산자​

객체 instanceof 생성자함수

우변의 피연산자가 함수가 아닌경우 TypeError이 반환된다. 우변의 생성자 함수의 prototype에 바인딩된 객체가 좌변의 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하면 true를 반환하고, 아니면 false를 반환한다.

me instanceof Person 의 경우 me 객체의 프로토타입 체인상에 Person.prototype에 바인딩 된 객체가 존재하는지 확인한다.

생성자 함수에 의해 프로토타입이 교체되어 constructor 프로퍼티와 생성자 함수간의 연결이 파괴되어도, 생성자 함수의 prototype 프로퍼티와 프로토타입간의 연결은 파괴되지 않으므로 instanceof는 아무런 영향을 받지 않는다.

function Person (name) {
    this.name= name;
    Person.prototype = {
    sayHello() {};
}
// 생성자 함수의 prototype 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체
}
cosnt me = new Person (’Lee’)
console.log(me.constructor === Person) // false
// Person.prototype이 me 객체의 프로토타입 체인 상에 존재함
console.log(me instanceof Person) // true

19.11 직접 상속​

Object.create에 의한 직접 상속​

명시적으로 프로토타입을 지정하여 새로운 객체를 생성한다. 다른 객체 생성 방식과 마찬가지로 OrdinaryObjectCreate 호출한다.

  • 첫번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로토타입으로 지정할 객체를 전달
  • 두번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로퍼티 키와 디스크립터 객체로 이뤄진 객체를 전달 (옵션)
const myProto = { x: 10 }; 
obj = Object.create(myProto);
//체인: obj → myProto → Object.prototype → null

Object.create 메서드는 첫번째 매개변수에 전달한 객체의 프로토타입 체인에 속하는 객체를 생성한다. 즉, 객체를 생성하면서 직접적으로 상속을 구현하는 것이다.

장점:​

  • new 연산자 필요 없다
  • 프로토타입을 지정하면서 객체를 생성할 수 있다
  • 객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속 받을 수 있다

Object.prototype 의 빌트인 메서드를 객체가 직접 호출하는 것이 권장되지 않는 이유​

Object.create 메서드를 통해 체인의 종점에 위치하는 객체를 생성할 수 있고, 이 객체는 Object.prototype 의 빌트인 메서드를 사용할 수 없기 때문이다.

따라서 Object.prototype.hasOwnProperty.call.(obj, ‘a’) 와 같이 간접적으로 콜하는것이 좋음

객체 리터럴 내부에서 __proto__ 에 의한 직접 상속​

  const obj = {
    y:20,
    __proto__: myProto
  }

19.12 정적 프로퍼티/메서드​

생성자 함수로 인스턴스를 생성하지 않아도 참조, 호출할 수 있는 프로퍼티, 메서드를 말한다. 정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수가 생성한 인스턴스로 참조, 호출할 수 없다. 인스턴스의 프로토타입 체인에 속한 객체의 프로퍼티/메서드가 아니기 때문이다.

  • Object.create = Object 생성자 함수의 정적 메서드
  • Object.prototype.hasOwnProperty = 프로토타입 메서드

this를 참조하지 않는 프로토타입 메서드는 정적 메서드로 변경하여도 동일한 효과를 얻는다.

프로포타입 메서드는 호출하려면 인스턴스를 생성해야하지만, 정적 메서드는 생성하지 않아도 호출할수있다.

function Foo () {
    //this를 참조하지 않는 프로토타입 메서드
    Foo.prototype.x = function () {
        console.log('x');
    }
}

const foo = new Foo();
foo.x(); // 프로토타입 메서드는 인스턴스를 생성해야 호출할 수 있음

//정적 메서드
Foo.x = function() {
    console.log('x');
}

Foo.x();  // 인스턴스 생성없이 호출 가능

참고로 프로토타입 프로퍼티/메서드를 표기할때 prototype을 #으로 표기하는 경우도 있다. Object.prototype.isPrototypeOf = Object#isPrototypeOf

19.13 프로퍼티 존재 확인​

in 연산자​

특정 프로퍼티가 존재하는지 여부를 확인한다.

key in object //boolean 값 반환

여기서 확인대상 객체의 프로퍼티 뿐아니라 상속받은 모든 프로토타입의 프로퍼티를 확인한다.

ES6에서는 Reflect.has 사용 가능하다.

Object.prototype.hasOwnProperty 메서드​

객체 고유의 프로퍼티 키인 경우에만 true 반환

19.14 프로퍼티 열거​

for...in 문​

모든 프로퍼티 순회하며 열거

for (변수선언문 in 객체) {...}

프로퍼티 개수만큼 순회하며 변수선언문에서 선언한 변수에 프로퍼티 키를 할당한 후 코드 블록을 실행한다.

for...in문은 in 연산자처럼 상속받은 프로토타입의 프로퍼티까지 열거하지만, toString같은 Object.prototype의 프로퍼티는 열거되지 않는다. 이 이유는 이 메서드들은 열거할 수 없도록 (프로퍼티 어트리뷰트 [[enumberable]]이 false) 정의되어 있는 프로퍼티이기 때문. 프로퍼티 키가 심벌인 프로퍼티도 열거하지 않는다.

*고유 프로퍼티만 열거하려면 Object.prototype.hasOwnProperty 메서드를 사용

따라서, for...in문은 객체의 프로포토입 체인 상에 존재하는 모든 프로토타입의 프로퍼티 중, 프로퍼티 어트리뷰트 [[enumberable]] 값이 true인 프로퍼티를 순회하며 열거한다.

Object.keys/values/entries 메서드​

객체 자신의 고유 프로퍼티만 열거하기 위해서는 Object.keys/values/entries 메서드의 사용을 권장한다.

  • Object.keys는 열거가능한 고유 프로퍼티 키를 배열로 반환
  • Object.values는 열거가능한 고유 프로퍼티 값을 배열로 반환
  • Object.entries는 열거가능한 프로퍼티 키와 값의 쌍의 배열을 배열에 담에 반환