2020-03-04 27 minutes read (About 3996 words)

javaScript/js.ProtoType1

프로토타입(1)

1. 객체지향 프로그래밍 (OPP, Object Oriented Programming)

객체들의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임
상태 데이터와 동작을 하나의 논리적 단위로 묶음 복합적인 자료구조
객체의 상태 데이터 - 프로퍼티(property), 동작 - 메소드(method)
각각의 객체는 자신의 고유한 기능을 수행하면서 다른 객체와 관계성을 갖을 수 있다.

2. 상속과 프로토타입

객체의 프로퍼티 또는 메소드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있다.
프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다.
동일한 생성자 함수에 의해 생성된 모든 인스턴스가 동일한 메소드를 중복 소유하는 것은 메모리를 불필요하게 낭비한다. -> 인스턴스를 생성할 때마다 메소드를 생성하므로 퍼포먼스에도 악영향을 준다.

//생성자 함수
function Circle(radius) {
  this.radius = radius;
}
//Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스가 공유할 수 있도록 getArea 메소드를 프로토 타입에 추가한다.
// 프로토타입은 Circle 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어있다.
Circle.prototype.getArea = funciton = () {
  return Math.PI * MAth.pow(this.radius, 2);
};

//인스턴스 생성
const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

//Circle 생성자 함수가 생성한 모든 인스턴스는 부모 객체의 역할을 하는 프로토타입
//Circle.prototype로부터 getArea 메소드를 상속받는다.
//즉, Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 하나의 getArea 메소드를 공유한다.
console.log(circle1.getArea === circle2.getArea);   // true
console.log(circle1.getArea()); // 3.14~
console.log(circle2.getArea()); // 12.56~

getArea 메소드는 단 하나만 생성되어 프로토타입인 Circle.prototype의 메소드로 할당
Circle 생성자 함수가 생성하는 모든 인스턴스는 getArea 메소드를 상속받아 사용할 수 있다.
자신의 상태를 나타내는 radius 프로퍼티만을 개별적으로 소유하고 내용이 동일한 메소드는 상속을 통해 공유하여 사용하는 것이다.

3. 프로토타입 객체

모든 객체는 [[Prototype]] 이라는 내부 슬롯을 갖고, 생성될 때 [[Prototype]]내부 슬롯의 값으로 프로토타입의 참조를 저장한다.
모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖으며 프로토타입은 객체의 생성 방식에 의해 결정된다.
프로토타입은 객체이거나 null. 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어 있다.
객체와 프로토타입과 생성자 함수는 서로 연결되어 있다.

3.1 proto 접근자 프로퍼티

모든 객체는 proto 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯에 접근할 수 있다.
모든 객체는 프로토타입을 가리키는 [[Prototype]] 내부 슬롯에 접근하기 위해 proto 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.
내부 슬롯은 프로퍼티가 아니다. proto 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 프로토타입에 접근할 수 있다.
Object.prototype.proto 는 접근자 프로퍼티이다.

const obj = {};
const parent = { x: 1 };
// getter 함수인 get __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 취득
obj.__proto__;
// setter함수인 set __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 교체
obj.__proto__ = parent;

console.log(obj.x);   //1

get proto 는 [[GetPrototypeOf]] 내부 메소드를 호출하여 자신의 프로토타입을 취득
set proto 은 [[SetPrototypeOf]] 내부 메소드를 호출하여 새로운 프로토타입을 할당한다.
proto 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티이다. 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.proto 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.
프로토타입에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참좀에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위함이다.
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const parent = {};
const child = {};

child.__proto__ = parent;
parent.__proto__ = child; //TypeError: Cyclic __proto__ value
프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되어야 한다.
순환 참조적인 프로토타입 체인이 만들어지면 프로토타입 체인 종점이 존재하지 않기 때문에 무한루프에 빠진다.

proto 접근자 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득할 경우는 Object.getPrototypeOf메소드, 프로토타입을 교체하는 경우는 Object.setPrototypeOf 메소드를 사용하는 것을 권장

const obj = {};
const parent = { x: 1 };
//obj 객체의 포로토타입을 취득
Object.getPrototypeOf(obj);   //obj.__proto__;
//obj 객체의 프로토타입을 교체
Object.getPrototypeOf(obj, parent);   //obj.__proto__ = parent;

console.log(obj.x);  //1

3.2 함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체는 proto 접근자 프로퍼티 이외에 prototype 프로퍼티도 소유한다.
함수 객체의 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.
생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수, Arrow, Method인 함수 (non-constructor)는 프로토타입이 생성되지 않으며 prototype 프로퍼티도 소유하지 않는다.
모든 객체가 가지고 있는 proto 접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 동일한 프로토타입을 가리킨다. (프로퍼티를 사용하는 주체는 다르다)

3.3 프로로타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

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

연결은 생성자 함수가 생성될 때, 즉 함수 객체가 생성될 때 이루어진다.

//생성자 함수
function Person(name) {
  this.name = name;
}
const me = new Person('Jung');

//me 객체의 생성자 함수는 Person이다.
console.log(me.constructor === Person);    // true

me 객체에는 constructor 프로퍼티가 없지만 me 객체의 프로포타입인 Person.prototype에 constructor 프로퍼티가 있다. 상속받아서 사용할 수 있다.

4. 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토 타입

생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다. 이때 생성자 함수는 인스턴스를 생성한 생성자 함수이다.

//obj 객체를 생성한 생성자 함수는 Object이다.
const obj = new Object();

//add 함수 객체를 생성한 생성자 함수는 Function이다.
const add = new Function('a', 'b', 'return a+b');

//생성자 함수 
function Person(name) {
  this.name = name;
}
//me 객체를 생성한 생성자 함수는 Person이다.
const me = new Person('Jung');

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 프로토타입이 존재.
프로토타입의 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 단정할 수는 없다.

5. 프로토타입의 생성 시점

5.1 사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.
생성된 프로토타입은 생성자 함수의 protytype 프로퍼티에 바인딩된다.
생성된 프로토타입은 constructor 프로퍼티만을 갖는 객체이다.
생성된 프로토타입의 프로토타입은 Object.prototype이다.
non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다.

5.2 빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

빌트인 생성자 함수도 일반 함수와 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성됟는 시점에 프로토타입이 생성
모든 빌트인 생성자 함수는 전역객체가 생성되는 시점에 생성된다. 이때, 프로토타입도 생성된다.
생성된 프로토타입은 빌트인 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

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// 전역객체 window는 브라우저에 종속적이므로 아래 코드는 브라우저 환경에서 실행해야한다.
// 빌트인 객체인 Object는 전역 객체 window의 프로퍼티이다.
window.Object === Object // true

객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화되서 존재함
이후 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면 프로토타입은 생성된 객체의 [[prototype]] 내부 슬롯에 할당된다. -> 생성된 객체는 프로토타입을 상속받는다.

6. 객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

객체 생성방법 5가지

객체 리터럴, Object 생성자함수, 생성자함수, Object.create 메소드, 클래스
추상 연산 ObjectCreate에 의해 생성된다는 공통점을 갖는다.
- 추상연산 ObjectCreate은 런타임에 새로운 객체를 생성하고, 필수적으로 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달 받는다.
- 자신이 생성할 객체에 추가할 프로퍼티 목록은 옵션으로 전달할 수 있다.
- ObjectCreate 는 빈 객체를 생성한 후, 객체에 추가할 프로퍼티목록(internalSlotList)이 인수로 전달된 경우, 프로퍼티를 객체에 추가한다.
- 인수로 전달받은 프로토타입을 자신이 생성한 객체의 [[Prototype]] 내부슬롯에 할당한 다음, 생성한 객체를 반환한다.
- 프로토타입은 추상연산 ObjectCreate에 전달되는 인수(proto)에 의해 결정된다.

6.1 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

자바스크립트 엔진은 객체 리터럴을 평가하여 객체를 생성할 때, ObjectCreate를 호출한다.
이때 ObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다.

const obj =  { x: 1 };
//객체 obj는 Object.prototype을 상속받는다.
console.log(obj.constructor === Object);  // true
console.log(obj.hasOwnProperty('x'));   //true

6.2 Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

명시적으로 Object 생성자 함수를 호출하여 객체를 생성하면 빈 객체가 생성된다.
Object 생성자 함수를 호출하면 객체 리터럴과 마찬가지로 ObjectCreate를 호출한다.

이때, ObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다.
즉, Object 생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다

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

//객체 obj는 Object.prototype을 상속받는다.
console.log(obj.constructor === Object);   //true
console.log(obj.hasOwnProperty('x'));   //true

객체 리터럴과 Object 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식의 차이는 프로퍼티를 추가하는 방식에 있다.
- 객체 리터럴 방식 - 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가
- Object 생성자 함수 방식 - 빈 객체 생성 후 프로퍼티를 추가

6.3 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

new 연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하면 다른 객체 방식처럼 ObjectCreate를 호출한다.
ObjectCreate에 전달되는 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩 되어있는 객체이다.
생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩 되어있는 객체이다.

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

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

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

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

프로토타입 Person.prototype에 프로퍼티를 추가하여 하위 객체가 상속받을 수 있다.
프로토타입은 객체. 일반 객체처럼 프로토타입에 프로퍼티를 추가/삭제할 수 있다.
추가/삭제된 프로퍼티는 프로퍼티 체인에 즉각 반영된다.

7. 프로토타입 체인

자바스크립트는 객체의 프로퍼티에 접근하려고 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 proto 접근자 프로퍼티가 가리키는 링크를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.
프로토타입 체인의 최상위에 위치한 객체는 언제나 Object.prototype이다.
Object.prototype의 프로토타입, 즉 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값은 null이다.
프로토타입 체인의 종점인 Object.prototype에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는 경우, undefined를 반환한다.
스코프체인과 프로토타입체인은 서로 협력하여 식별자와 프로퍼티를 찾아낸다.

8. 캡슐화

const Person = (function () {
  //생성자 함수
  function Person(name) {
    this.name = name;
  } 
  //프로토타입 메소드
  Person.prototype.sayHello = function () {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  };
  //생성자 함수 반환
  return Person;
}());

const me = new Person('Jung');

즉시 실행 함수를 사용하여 생성자 함수와 프로토타입을 확장하는 코드를 하나의 함수 내에 모을 수 있다.
캡슐화(encapsulation)는 정보의 일부를 외부에 감추어 은닉하는 것을 말한다.
외부에 공개할 필요가 없는 일부를 외부에 노출하지 않도록 감추어 정보를 보호, 객체간의 상호 의존성(결합도)를 낮추는 효과

프로퍼티를 캡슐화 예시

const Person = (function () {
  let _name = '';    //자유 변수이며 private함

  // 생성자 함수
  function Person(name) { _name = name; }

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

  //생성자 함수를 반환
  return Person;
}());

const me = new Person('jung');

me._name = 'Lee';
me.sayHello();  //Hi My name is jung
//_name은 지역 변수이므로 외부에서 접근하여 변경 불가

9. 오버라이딩과 프로퍼티 쉐도잉

오버라이딩(Overriding)
상위 클래스가 가지고 있는 메소드를 하위 클래스가 재정의하여 사용하는 방식

오버로딩(Overloading)

함수의 이름은 동일하지만 매개변수의 타입 또는 개수가 다른 메소드를 구현하고 매개변수에 의해 메소드를 구별하여 호출하는 방식.
자바스크립트는 오버로딩을 지원하지 않지만 arguments 객체를 사용하여 구현할 수 있다.

프로토타입 프로퍼티와 같은 이름의 프로퍼티를 인스턴스에 추가하면 프로토타입 체인을 따라 프로토타입 프로퍼티를 검색하여 프로토타입 프로퍼티를 덮어쓰는 것이 아니라 인스턴스 프로퍼티로 추가한다.
호출했을때, 프로토타입 메소드는 인스턴스 메소드에 의해 가려진다.

하위 객체를 통해 프로토타입의 프로퍼티를 변경 또는 삭제하는 것은 불가능하다.
프로토타입 프로퍼티를 변경 또는 삭제하려면 프로토타입에 직접 접근해야한다. (하위객체 통하지말고)