[JavaScript_DeepDive] 19. 프로토타입(1)

JS는명령형(imperative), 함수형(functional), 프로토타입 기반(prototype-based), 객체지향 프로그래밍(Object Oriendted Programming)을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어다. JS가 객체지향 언어가 아니라고 오해하는 경우도 있지만 JS는 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어보다 효율적이며 더 강력한 객체지향 프로그래밍 능력을 지니고 있는 프로토타입 기반의 객체 지향 언어다.

-JS는 객체 기반의 프로그래밍 언어이며 자바스크립트를 이루고 있는 거의 모든 것이 객체다. 원시타입의 값을 제외한 나머지 값들(함수, 배열, 정규 표현식 등)은 모두 객체다.

 

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#객체지향 프로그래밍

-객체지향 프로그래밍은 절차지향적 관점에서 벗어나 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임이다.

-객체지향 프로그래밍은 실세계의 실체를 인식하는 철학적 사고를 프로그래밍에 접목하려는 시도에서 시작한다. 실체는 특징이나 성질을 나타내는 속성(attribute/property)을 가지고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별한다.

-다양한 속성 중에서 프로그램에 필요한 속성만 간추려 내어 표현하는 것을 추상화(abstraction)라 한다.

-속성을 통해 여러 개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 객체라고 하며 객체지향 프로그래밍은 독립적인 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임이다.

-객체지향 프로그래밍은 객체의 상태(state)를 나타내는 데이터와 상태 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 논리적인 단위로 묶은 복합적인 자료구조라고 할 수 있다.

 

#상속과 프로토타입

-상속(inheritance) : 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것

-JS는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거(기존의 코드를 재사용함으로써)한다.

상속에 의한 메서드 공유

 

#프로토타입 객체

-프로토타입 객체(프로토타입) : 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용

-프로토타입을 상속받은 하위(자식)객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다. 

-모든 객체는 [[Prototype]]이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조(null인 경우도 있음)다. [[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정되어 저장된다. 

-모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖고 모든 프로토타입은 생성자 함수와 연결되어있다. 

 

※__proto__ 접근자 프로퍼티

모든 객체는 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 자신의 프로토타입 [[Prototype]]의 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.

 

◎__proto__는 접근자 프로퍼티다

-JS는 원칙적으로 내부 슬롯과 내부 메서드에 직접적으로 접근하거나 호출할 수 있는 방법을 제공하지 않지만 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 접근할 수 있다.

-__proto__는 접근자 함수([[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트에 할당된 함수)를 통해 [[Prototype]] 내부 슬롯의 값(프로토타입)을 취득하거나 할당한다. 

const obj = {};
const parent = {x: 1};

//getter 함수인 get __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 취득
obj.__proto__;
//setter 함수인 set __proto__가 호출되어 obj 객체의 프로토타입을 교체
obj.__proto__ = parent;

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

◎__proto__는 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

-__proto__접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티다. 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

const person = {name: 'Lee'};

//person 객체는 __proto__프로퍼티를 소유하지 않는다.
console.log(person.hasOwnProperty('__proto__'));	//false

//__proto__프로퍼티는 모든 객체의 프로토타입 객체인 Object.prototype의 접근자 프로퍼티다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Object.prototype, '__proto__');
//{get: f, set: f, enumerable: false, configurable: true}

//모든 객체는 Object.prototype의 접근자 프로퍼티 __proto__를 상속받아 사용할 수 있다.
console.log({}.__proto__===Object.prototype);	//true

@Object.prototype

모든 객체는 프로토타입 계층 구조인 프로토타입 체인에 묶여있다. JS엔진은 객체의 프로퍼티(메서드 포함)에 접근하려고 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 __proto__ 접근자 프로퍼티가 가리키는 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다. Object.prototype은 프로토타입 체인의 최상위 객체이며, 이 객체의 프로퍼티와 메서드는 모든 객체에 상속된다.

 

◎__proto__는 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유

-[[Prototype]] 내부 슬롯의 값에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다.

-프로로토타입 체인은 단방향 링크드리스트로 구현되어야 한다.(한쪽 방향으로 만 흐르게) 그렇지 않으면 서로가 자신의 프로토타입이 되는 순환 참조하는 프로토타입이 만들어지면서 무한루프에 빠진다. 그래서 아무런 체크 없이 무조건적으로 프로토타입을 교체할 수 없도록 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하고 교체하도록 구현되었다.

 

◎__proto__는 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.

-__proto__접근자 프로퍼티는 ES6에서 표준으로 채택했다.(그전까지는 비표준)

-코드내에서 __proto__접근자 프로퍼티를 직접 사용하는 것을 권장하지 않는 이유는 모든 객체가 __proto__접근자 프로퍼티를 사용할 수 있는 것은 아니기 때문이다. 직접상속을 통해 Object.prototype을 상속받지 않는 객체를 생성할수도 있기 때문

//obj는 프로토타입 체인의 종점이기 때문에 Object.__proto__를 상속받을 수 없다.
const obj = Object.create(null);

//obj는 Object.__proto__를 상속받을 수 없다.
console.log(obj.__proto__);	//undefined

//따라서 __proto__보다 Object.getPrototypeOf 메서드를 사용하는 편이 좋다.
console.log(Object.getPrototypeOf(obj));	//null

-__proto__접근자 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득하고 싶은 경우에는 Object.getPrototypeOf메서드를 사용하고, 교체하고 싶은 경우는 Object.setPrototypeOf메서드를 사용할 것을 권장한다. 

 

※함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체만이 소유하는 prototype프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다. (일반 객체는 소유 x, 호살표함수는 non-constructor이다.)

//함수 객체는 prototype 프로퍼티를 소유한다
(function (){}).hasOwnProperty('prototype');	//true

//일반 객체는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않는다.
({}).hasOwnProperty('prototype');	//false

-prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 객체의 프로토타입을 가리키므로  생성자 함수로서 호출할 수 없는 non-constructor 함수(일반 객체)는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.

-모든 객체가 가지고 있는 __proto__접근자 프로퍼티와 함수 객체만이 가지고 있는 prototype프로퍼티는 동일한 프로토타입을 가리킨다.

구분	소유	값	사용주체	사용목적
__proto__ 접근자 프로퍼티	모든 객체	프로토타입의 참조	모든 객체	객체가 자신의 프로토타입에 접근 또는 교체하기 위해 사용
prototype 프로퍼티	constructor	프로토타입의 참조	생성자 함수	생성자 함수가 자신이 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 할당하기 위해 사용

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

const me = new Person('Lee');

//결국 Person.prototype과 me.__proto__는 동일한 프로토타입을 가리킨다.
console.log(Person.prototype === me.__proto__);	//true

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

 

#리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

-생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다. 이 때 constructor프로퍼티가 가리키는 생성자 함수는 인스턴스를 생성한 생성자 함수다.

//obj 객체를 생성한 생성자 함수는 Object다.
const obj = new Object();
console.log(obj.constructor === Object);	//true

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

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

//me 객체를 생성한 생성자 함수는 Person이다.
const me = new Person('Lee');
console.log(me.constructor === Person);	//true

-리터럴 표기법에 의한 객체 생성방식과 같이 명시적으로 new연산자와 함께 생성자 함수를 호출하여 인스턴스를 생성하지 않는 개체 생성 방식도 있다.

//객체 리터럴
const obj = {};
//함수 리터럴
const add = function(a, b){return a+b};
//배열 리터럴
const arr = [1, 2, 3];
//정규 표현식 리터럴
const regxp = /is/ig;

-리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 경우 프로토타입의 constructor 프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 함수라고 단정할 수는 없다. 

-Object 생성자 함수에 인수를 전달하지 않거나 undefined 또는 null을 인수로 전달하면서 호출하면 내부적으로는 추상연산 OrdinaryObjectCreate를 호출하여 Object.prototype을 프로토타입으로 갖는 빈 객체를 생성한다.

const obj = {};
//obj객체의 생성자 함수는 Object생성자 함수다.
console.log(obj.constructor === Object);	//true

-리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 상속을 위해 프로토타입이 필요하기 때문에 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 가상적인 생성자 함수를 갖는다. 그래서 함수 선언문과 함수 표현식으로 생성된 함수는 Function 생성자 함수가 아니지만 constructor프로퍼티를 통해 확인해보면 함수 선언문과 함수 표현식으로 생성된 함수는 Function 생성자 함수인 것을 확인할 수 있다. .

-프로토타입은 prototyp, constructor 프로퍼티에 의해 연결되있기 때문에  생성자 함수와 더불어 생성되며 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

-리터럴 표기법(객체, 함수, 배열, 정규표현식)으로 생성한 객체도 생성자 함수로 생성한 객체와 본질적인 면에서 큰 차이는 없고 동일한 특성을 갖는다. (함수도 스코프 클로저 등의 차이가 있지만 동일한 특성을 가짐)

-객체는 리터럴 표기법 또는 생성자 함수에 의해 생성되므로 결국 모든 객체는 생성자 함수와 연결되어 있다

 

#프로토타입의 생성 시점

생성자 함수는 사용자가 직접 정의한 사용자 정의 생성자 함수와 자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 생성 함수로 구분할 수 있다. 

 

※사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

-생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다. 

-생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수(non-structor)는 프로토타입이 생성되지 않는다.

//함수 정의(constructor)가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다.
console.log(Person.prototype);	//{constructor: f}

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

//화살표 함수는 non-constructor다.
const Person = name => {
	this.name = name;
{

//non-constructor는 프로토타입이 생성되지 않는다.
console.log(Person.prototype);	//undefined

-함수 선언문은 런타임 이전에 JS엔진에 의해 먼저 실행되므로 함수 선언문으로 정의된 Person 생성자 함수는 어떤 코드보다 먼저 평가되어 함수객체가 된다