[모던 자바스크립트]class(클래스)

자바스크립트는 프로토타입 기반 객체지향 언어다. 비록 다른 객체 지향 언어와의 차이점에 대한 논쟁이 있긴 하지만 자바스크립트는 강력한 객체지향 프로그래밍 능력을 지니고 있다.

프로토타입 기반 객체 지향 언어는 클래스가 필요없는 객체지향 프로그래밍 언어다.

 

사실 클래스는 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 한느 문법적 설탕이라고 볼 수도 있다.

*문법적 설탕: 요약 문법과 의미를 바꾸지 않으면서도 새로운 기능을 기존에 있는 기능으로 표현함으로써 언어에 추가하는 것

클래스는 생성자 함수보다 엄격하며 생성자 함수에서는 제공하지 않는 기능도 제공한다.

1. 클래스를 new 연산자 없이 호출하면 에러가 발행하지만 생성자 함수를 new 연산자 없이 호출하면 일반함수로서 호출된다.
2. 클래스는 상속을 지원하는 extends 와 super 키워드를 제공한다. 하지만 새엇ㅇ자함수는 지원하지 않는다.
3. 클래스는 호이스팅이 발생하지 않는것처럼 동작하지만 함수 선언문으롲 ㅓㅇ의된 생성자 함수는 함수 호이스팅이, 함수표현식으로 정의한 생성자 함수는 변수 호이스팅이 발생한다.
4. 클래스 내의 모든 코드에는 암묵적으로 엄격모드가 지정되어 실행되며 엄격모드를 해제할 수 없다. 하지만 생성자 함수는 암묵적으로 엄격모드가 지정되지 않는다.
5. 클래스의 constructor, 프로토타입 메서드, 저ㅏㅇ적 메서드는 모두 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 false다. 다시말해 열거되지 않는다.

생성자 함수와 클래스는 프로토타입 기반의 객체지향을 구현했다는 점에서 매우 유사하다. 하지만 클래스는 생성자 함수 기반의 객체 생성 방식보다 견고하고 명료하다.

따라서 클래스를 프로토타입 기반 객체 생성 패턴의 단순한 문법적 설탕이라고 보기보다는 새로운 객체 생성 메커니즘으로 보는 것이 좀 더 합당하다.

 

클래스 정의

클래스는 일급객체로서 다음과 같은 특징을 갖는다.

⏺ 무명의 리터럴로 생성할 수 있다. 즉, 런타임에 생성이 가능하다.
⏺ 변수나 자료구조에 저장할 수 있다.
⏺ 함수의 매개변수에게 전달할 수 있다.
⏺ 함수의 반환값으로 사용할 수 있다.

클래스는 함수다. 따라서 클래스는 값처럼 사용할 수 있는 일급객체다. 

클래스 몸체에서 정의할 수 있는 메서드는 constructor(생성자), 프로토타입 메서드, 정적 메서드의 세가지가 있다.

 

클래스 호이스팅

클래스 선언문으로 정의한 클래스는 함수 선언문과 같이 소스코드 평가과정, 즉 런타임 이전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성한다. 

클래스는 클래스 정의 이전에 참조할 수 없다.

const Person = '';

{
  // 호이스팅이 발생하지 않는다면 ''이 출력되어야 한다.
  console.log(Person);
  // ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization

  // 클래스 선언문
  class Person {}
}

클래스 선언문도 변수 선언, 함수 정의와 마찬가지로 호이스팅이 발생한다.

단, 클래스는 let, const 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅 된다. 따라서 클래스 선언문 이전에 일시적 사각지대에 빠지기 때문에 호이스팅이 발생하지 않는 것처럼 동작한다.

 

인스턴스 생성

클래스는 생성자 함수이며 new 연산자와 함께 호출되어 인스턴스를 생성한다. (인스턴스를 생성하기 위한 생성자 함수)

class Person {}

// 인스턴스 생성
const me = new Person();
console.log(me); // Person {}

 

메서드

클래스 몸체에서 정의할 수 있는 메서드는 constructor(생성자), 프로토타입 메서드, 정적 메서드의 세가지가 있다.

 

💡 constructor(생성자)

1. 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수한 메서드이다.

2. 이름을 변경할 수 없다.

3. constructor(생성자)는 메서드로 해석되는 것이 아니라 클래스가 평가되어 생성한 함수 객체 코드의 일부가 된다.

다시 말해, 클래스 정의가 평가되면 constructor의 기술된 동작을 하는 함수 객체가 생성된다.

4. constructor는 클래스 내에 최대 한개만 존재할 수 있다. 만약 2개 이상 포함하면 문법 에러가 발생한다. 

5. 하지만 constructor는 생략할 수 있다.  생략하면 빈 constructor가 암묵적으로 정의되고 빈 객체를 생성한다.

class Person {
  // constructor를 생략하면 다음과 같이 빈 constructor가 암묵적으로 정의된다.
  constructor() {}
}

// 빈 객체가 생성된다.
const me = new Person();
console.log(me); // Person {}

7. 프로퍼티가 추가되어 초기화된 인스턴스를 생성하려면  constructor 내부에서 this 인스턴스 프로퍼티를 추가한다.

class Person {
  constructor(name, address) {
    // 인수로 인스턴스 초기화
    this.name = name;
    this.address = address;
  }
}

// 인수로 초기값을 전달한다. 초기값은 constructor에 전달된다.
const me = new Person('Lee', 'Seoul');
console.log(me); // Person {name: "Lee", address: "Seoul"}

인스턴스를 초기화하려면 constructor를 생략해서는 안된다. 

8. 또한 constructor는 별도의 반환문을 갖지 않아야한다. 만약 this가 아닌 다른 객체를 명시적으로 반환하면 this, 즉 인스턴스가 반환되지 못하고 return 문에 명시한 객체가 반환되다. 따라서 constructor 내부에서 return 문은 반드시 생략해야 한다.

 

💡 프로토타입 메서드

클래스 몸체에서 정의한 메서드는 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식과는 다르게 클래스의 prototype 프로퍼티에 메서드를 추가하지 않아도 기본적으로 프로토타입 메서드가 된다.

클래스는 생성자 함수와 같이 인스턴스를 생성화는 생성자 함수라고 볼 수 있다. 다시 말해, 클래스는 새성자 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 메서드(클래스 메서드)가 된다.

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 인스턴스 생성 및 초기화
    this.name = name;
  }

  // 정적 메서드
  static sayHi() {
    console.log('Hi!');
  }
}

정적 메서드는 클래스 정의 이후 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

프로토타입 메서드처럼 인스턴스로 호출하지 않고 클래스로 호출한다.

Person.sayHi(); //Hi!

정적 메서드는 인스턴스로 호출할 수 없다. 정적 메서드가 바인딩된 클래스는 인스턴스의 프로토타입 체인 상에 존재하지 않기 때문이다. 다시말해, 인스턴스의 프로토타입 체인상에는 클래스가 존재하지 않기 때문에 인스턴스로 클래스의 메서드를 상속받을 수 없다.

 

💡 정적 메서드와 프로토타입 메서드의 차이

1. 정적 메서드와 프로토타입 메서드는 자신이 속해 있는 프로토타입 체인이 다르다.
2. 정적 메서드는 클래스로 호출하고 프로토타입 메서드는 인스턴스로 호출한다.
3. 정적 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 없지만 프로토타입 메서드는 인스턴스 프로퍼티를 참조할 수 있다.

 

💡 클래스에서 정의한 메서드의 특징

1. function키워드를 생략한 메서드 축약 표현을 사용한다.
2. 객체 리터럴과는 다르게 클래스에 메서드를 정의할 때는 콤마가 필요 없다.
3. 암묵적으로 strict mode로 실행된다.
4. for...in문이나 Object.keys메서드 등으로 열거할 수 없다.([[Enumerable]]값이 false다.)
5. 내부 메서드 [[Construct]]를 갖지 않는 non-constructor다.(new연산자와 함께 호출할 수 없다.)

 

클래스의 인스턴스 생성 과정

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩

new 연산자와 함께 클래스를 호출하면  constructor의 내부 코드가 실행되기에 앞서 암묵적으로 빈 객체가 생성된다.

이대 클래스가 생성한 인스턴스의 프로토타입으로 클래스의 prototyupe 프로퍼티가 가리키는 객체가 설정된다.

그리고 암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩된다.

2. 인스턴스 초기화

this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티값을 초기화한다. 만약 constructor가 생략되었다면 이 과정도생략된다.

3. 인스턴스 반환

클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.

 

프로퍼티

💡 인스턴스 프로퍼티

인스턴스 프로퍼티는 constructor 내부에서 정의해야한다.

ES6의 클래스는 다른 객체지향 언어처럼 private, public, protected 키워드와 같은 접근 제한자를 지원하지 않는다. 따라서 인스턴스 프로퍼티는 언제나 public하다.

 

💡 접근자 프로퍼티

접근자 프로퍼티는 클래스에서도 사용할 수 있다.

class Person {
  constructor(firstName, lastName) {
    this.firstName = firstName;
    this.lastName = lastName;
  }

  // fullName은 접근자 함수로 구성된 접근자 프로퍼티다.
  // getter 함수
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`;
  }

  // setter 함수
  set fullName(name) {
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(' ');
  }
}

const me = new Person('Ungmo', 'Lee');

// 데이터 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조.
console.log(`${me.firstName} ${me.lastName}`); // Ungmo Lee

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 저장
// 접근자 프로퍼티 fullName에 값을 저장하면 setter 함수가 호출된다.
me.fullName = 'Heegun Lee';
console.log(me); // {firstName: "Heegun", lastName: "Lee"}

// 접근자 프로퍼티를 통한 프로퍼티 값의 참조
// 접근자 프로퍼티 fullName에 접근하면 getter 함수가 호출된다.
console.log(me.fullName); // Heegun Lee

// fullName은 접근자 프로퍼티다.
// 접근자 프로퍼티는 get, set, enumerable, configurable 프로퍼티 어트리뷰트를 갖는다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Person.prototype, 'fullName'));
// {get: ƒ, set: ƒ, enumerable: false, configurable: true}

접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값을 갖지 않고 다른 데이ㅓ 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수, 즉 getter함수와 setter함수로 구성되어 있다.

getter는 인스턴스 프로퍼티에 접근할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요할 때 사용한다.

setter는 인스턴스 프로퍼티에 값을 할당할 때마다 프로퍼티 값을 조작하거나 별도의 행위가 필요할 때 사용한다.

getter와 setter 이름은 인스턴스 프로퍼티처럼 사용된다. getter은 참조하는 형식으로 호출되며 setter은 할당하는 형식으로 사용한다.

 

💡 클래스 필드 정의 제안

자바스크립트의 클래스 몸체에는 메서드만 선언할 수 있다. 클래스 몸체에 클래스 필드를 선언하면 문법 에러(SyntaxError)가 발생한다.

class Person {
  // 클래스 필드 정의
  name = 'Lee';
}

const me = new Person();
console.log(me); // Person {name: "Lee"}

• 클래스 필드를 정의하는 경우 this에 클래스 필드를 바인딩해서는 안된다.
• 참조하는 경우 this를 반드시 사용해야 한다.
• 초기값을 할당하지 않으면 undefined를 갖는다.
• 초기화는 constructor에서 해야 한다.
• 함수는 일급 객체이므로 함수를 클래스 필드에 할당할 수 있다. 즉 클래스 필드를 통해 메서드를 정의할 수도 있다.(이경우 프로토타입 메서드가 아닌 인스턴스 메서드가 된다. 권장하지 않음)

 

💡private 필드 정의 제안

private필드는 이름 앞에 #을 붙여준다. 참조할 때도 #을 붙여주어야 한다.

class Person {
  // private 필드 정의
  #name = '';

  constructor(name) {
    // private 필드 참조
    this.#name = name;
  }
}

const me = new Person('Lee');

// private 필드 #name은 클래스 외부에서 참조할 수 없다.
console.log(me.#name);
// SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class

private필드에 직접 접근할 수 있는 방법은 없다. 다만 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 가능하다.

private 필드는 반드시 클래스 몸체에 정의해야 한다. constructor에 정의하면 에러가 발생한다.

 

💡 static 필드 정의 제안

static키워드를 사용하여 static public field, static private field, static private 메서드를 정의할 수 있는 새로운 표준 사양인 “Static class features”가 TC39 프로세스의 stage 3(candidate)에 제안되어 있다.
최신 브라우저(chrome 72이상)와 Node.js(버전 12 이상)에 이미 구현되어 있다.

class MyMath {
  // static public 필드 정의
  static PI = 22 / 7;

  // static private 필드 정의
  static #num = 10;

  // static 메서드
  static increment() {
    return ++MyMath.#num;
  }
}

console.log(MyMath.PI); // 3.142857142857143
console.log(MyMath.increment()); // 11

 

상속에 의한 클래스 확장

💡 클래스 상속과 생성자 함수 상속

상속에 의한 클래스 확장은 지금까지 살펴본 프로토타입 기반 상속과는 다른 개념이다.

상속에 의한 클래스 확장은 기본 클래스를 상속받아 새로운 클래스를 확장하여 정의하는 것이다.

클래스와 생성자 함수는 인스턴스를 생성할 수 있는 함수라는 점에서 매우 유사하지만 클래스는 상속을 통해 기존 클래스를 확장할 수 있는 문법이 기본적으로 제공되지만 생성자 함수는 그렇지 않다.

상속에 의한 클래스 확장은 코드 재사용 관점에서 매우 유용하다.

class Animal {
  constructor(age, weight) {
    this.age = age;
    this.weight = weight;
  }

  eat() { return 'eat'; }

  move() { return 'move'; }
}

// 상속을 통해 Animal 클래스를 확장한 Bird 클래스
class Bird extends Animal {
  fly() { return 'fly'; }
}

const bird = new Bird(1, 5);

console.log(bird); // Bird {age: 1, weight: 5}
console.log(bird instanceof Bird); // true
console.log(bird instanceof Animal); // true

console.log(bird.eat());  // eat
console.log(bird.move()); // move
console.log(bird.fly());  // fly

💡 extends 키워드

상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속 받을 클래스를 정의한다.

이를 통해 프로토타입 메서드, 정적 메서드 모두 상속이 가능하다.

// 수퍼(베이스/부모)클래스
class Base {}

// 서브(파생/자식)클래스
class Derived extends Base {}

 

💡 동적 상속

extends 키워드는 클래스뿐만 아니라 생성자 함수를 상속받아 클래스를 확장할 수도 있다. 단, extends 키워드 앞에는 반드시 클래스가 와야한다.

// 생성자 함수
function Base(a) {
  this.a = a;
}

// 생성자 함수를 상속받는 서브클래스
class Derived extends Base {}

const derived = new Derived(1);
console.log(derived); // Derived {a: 1}

또한 extends키워드 다음에는 클래스뿐만 아니라 [[Construct]]내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다.(이를 통해 동적으로 상속가능)

function Base1() {}

class Base2 {}

let condition = true;

// 조건에 따라 동적으로 상속 대상을 결정하는 서브클래스
class Derived extends (condition ? Base1 : Base2) {}

const derived = new Derived();
console.log(derived); // Derived {}

console.log(derived instanceof Base1); // true
console.log(derived instanceof Base2); // false

 

💡서브클래스의 constructor

서브클래스에서 constructor를 생략하면 암묵적으로 정의된다.

// 수퍼클래스
class Base {}

// 서브클래스
class Derived extends Base {}

위와 같이 생략한 경우 아래와 같이 암묵적으로 생성된다.

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor() {}
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  constructor() { super(); }
}

const derived = new Derived();
console.log(derived); // Derived {}

 

💡 super 키워드

super 키워드는 함수처럼 호출할 수도 있고 this와 같이 식별자처럼 참조할 수 있는 특수한 키워드다.

• super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.
• super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

 

💡 상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

1. 서브클래스의 super 호출

• 서브클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 이것이 바로 서브클래스의 constructor에서 반드시 super를 호출해야하는 이유다.

2. 수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩

// 수퍼클래스
class Rectangle {
  constructor(width, height) {
    // 암묵적으로 빈 객체, 즉 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {}
    // new 연산자와 함께 호출된 함수, 즉 new.target은 ColorRectangle이다.
    console.log(new.target); // ColorRectangle
...

• 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브클래스가 생성한 것으로 처리된다.

3. 수퍼클래스의 인스턴스 초기화

 

4. 서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩

• super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.
• 서브클래스는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고 super가 반환한 인스턴스를 this에 바인딩하여 그대로 사용한다.
• super가 호출되지 않으면 인스턴스가 생성되지 않으며, this 바인딩도 할 수 없다.
• 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없는 이유가 바로 이때문이다.

5. 서브클랙스의 인스턴스 초기화

 

6. 인스턴스 반환

• 클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this에 암묵적으로 반환된다.

// 서브클래스
class ColorRectangle extends Rectangle {
  constructor(width, height, color) {
    super(width, height);

    // super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4}

    // 인스턴스 초기화
    this.color = color;

    // 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
    console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4, color: "red"}
  }
...

 

표준 빌트인 생성자 함수 확장

extends 키워드 다음에는 클래스뿐만이 아니라 `[[Construct]]내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. String, Number, Array같은 표준 빌트인 객체도 [[Construct]]내부 메서드를 갖는 생성자 함수이므로 extends키워드를 사용하여 확장할 수 있다.

// Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray
class MyArray extends Array {
  // 중복된 배열 요소를 제거하고 반환한다: [1, 1, 2, 3] => [1, 2, 3]
  uniq() {
    return this.filter((v, i, self) => self.indexOf(v) === i);
  }

  // 모든 배열 요소의 평균을 구한다: [1, 2, 3] => 2
  average() {
    return this.reduce((pre, cur) => pre + cur, 0) / this.length;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 1, 2, 3);
console.log(myArray); // MyArray(4) [1, 1, 2, 3]

// MyArray.prototype.uniq 호출
console.log(myArray.uniq()); // MyArray(3) [1, 2, 3]
// MyArray.prototype.average 호출
console.log(myArray.average()); // 1.75

Array생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray클래스가 생성한 인스턴스는 Array.prototype과 MyArray.prototype의 모든 메서드를 사용할 수 있다. 이때 주의할 것은 Array.prototype의 메서드 중에서 map, filter와 같이 새로운 배열을 반환하는 메서드가 MyArray클래스의 인스턴스를 반환한다는 것이다.

console.log(myArray.filter(v => v % 2) instanceof MyArray); // true

만약 MyArray클래스의 인스턴스를 반환하지 않으면 메서드 체이닝이 불가능하다.(uniq, average와 같이 MyArray에 선언한 메서드들을 사용할 수 없다.)

// 메서드 체이닝
// [1, 1, 2, 3] => [ 1, 1, 3 ] => [ 1, 3 ] => 2
console.log(myArray.filter(v => v % 2).uniq().average()); // 2

 

만약 MyArray클래스의 메서드가 MyArray클래스가 생성한 인스턴스가 아닌 Array가 생성한 인스턴스를 반환하게 하려면 Symbol.species를 사용하여 정적 접근자 프로퍼티를 추가한다.

// Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray
class MyArray extends Array {
  // 모든 메서드가 Array 타입의 인스턴스를 반환하도록 한다.
  static get [Symbol.species]() { return Array; }

  // 중복된 배열 요소를 제거하고 반환한다: [1, 1, 2, 3] => [1, 2, 3]
  uniq() {
    return this.filter((v, i, self) => self.indexOf(v) === i);
  }

  // 모든 배열 요소의 평균을 구한다: [1, 2, 3] => 2
  average() {
    return this.reduce((pre, cur) => pre + cur, 0) / this.length;
  }
}

const myArray = new MyArray(1, 1, 2, 3);

console.log(myArray.uniq() instanceof MyArray); // false
console.log(myArray.uniq() instanceof Array); // true

// 메서드 체이닝
// uniq 메서드는 Array 인스턴스를 반환하므로 average 메서드를 호출할 수 없다.
console.log(myArray.uniq().average());
// TypeError: myArray.uniq(...).average is not a function

 

*참고자료