[JS] DeepDive(19) 프로토타입 -2

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

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

const me = new Person('Lee');

// hasOwnProperty는 Object.prototype의 메서드다.
console.log(me.hasOwnProperty('name')); // true

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

Person.prototype의 프로토타입은 Object.prototype이다. 프토토타입의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이 된다.

JS는 객체의 프로퍼티에 접근하려고 하는 경우 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.

프로토타입 체인의 최상위에 위치하는 객체는 언제나 Object.prototype이다. 따라서 모든 객체는 Object.prototype을 상속받는다. Object.prototype을 프로토타입 체인의 종점이라 하게 된다.

프로토타입 체인의 종점인 Object.prototype에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는경우 undefined를 반환하게 된다.

오버라이딩과 프로퍼티 섀도잉

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

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

  // 생성자 함수를 반환
  return Person;
}());

const me = new Person('Lee');

// 인스턴스 메서드
me.sayHello = function () {
  console.log(`Hey! My name is ${this.name}`);
};

// 인스턴스 메서드가 호출된다. 프로토타입 메서드는 인스턴스 메서드에 의해 가려진다.
me.sayHello(); // Hey! My name is Lee

위 예제처럼 프로토타입 프로퍼티와 같은 이름의 프로퍼티를 인스턴스에 추가하면 프로토타입 체인을 따라 프로토타입 프로퍼티를 검색하여 프로토타입 프로퍼티를 덮어쓰는 것이 아니라 인스턴스 프로퍼티로 추가하게 된다.

이처럼 상속 관계에 의해 프로퍼티가 가려지는 현상을 프로퍼티 섀도잉이라한다.

프로퍼티를 삭제하는 경우도 마찬가지다. 위 예제에서 추가한 인스턴스 메서드 sayHello를 삭제해보자.

// 인스턴스 메서드를 삭제한다.
delete me.sayHello;
// 인스턴스에는  sayHello 메서드가 없으므로 프로토타입 메서드가 호출된다.
me.sayHello();// Hi! My name is Lee

// 프로토타입 체인을 통해 프로토타입 메서드가 삭제되지 않는다.
delete me.sayHello;
// 프로토타입 메서드가 호출된다.
me.sayHello();// Hi! My name is Lee

// 프로토타입 메서드 변경
Person.prototype.sayHello = function () {
   console.log(`Hey! My name is ${this.name}`);
};
me.sayHello(); // Hey! My name is Lee

// 프로토타입 메서드 삭제
delete Person.prototype.sayHello;
me.sayHello(); // TypeError: me.sayHello is not a function

하위 객체를 통해 프로토타입의 프로퍼티를 변경 또는 삭제하는 것은 불가능하다. 다시 말해 하위 객체를 통해 프로토타입에 get 액세스는 허용되나 set 엑세스는 허용되지 않는다.

프로토타입의 프로퍼티를 변경 혹은 삭제하려면 하위 객체를 통해 프로토타입 체인으로 접근하는 것이 아닌 프로토타입에 직접 접근해야한다.

프로토타입의 교체

프로토타입은 임의의 다른 객체로 변경할 수 있다. 해당 말은 부모 객체인 프로토타입을 동적으로 변경할 수 있다는 것을 의미힌다.

아래와 같이 생성자 함수의 prototype프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체할 수 있다.

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

  // ① 생성자 함수의 prototype 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체
  Person.prototype = {
    sayHello() {
      console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
    }
  };

  return Person;
}());

const me = new Person('Lee');

// 생성자 함수의 constructor와 연결 끊김
console.log(me.constructor === Person); // false
console.log(me.constructor === Object); // ture

프로토타입으로 교체한 객체 리터럴에는 constructor 프로퍼티가 없다. constructor프로퍼티는 JS엔진이 프로토타입을 생성할 때 암묵적으로 추가한 프로퍼티이므로 me 객체의 생성자 함수를 검색하면 Person이아니라 Object가 나오게 된다.

프로토타입을 교체하면 constructor 프로퍼티와 생성자 함수간의 연결이 파괴된다. 프로토타입으로 교체한 객체 리터럴에 constructor 프로퍼티를 추가하면 이를 되살릴 수 있다.

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

  // 생성자 함수의 prototype 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체
  Person.prototype = {
    // constructor 프로퍼티와 생성자 함수 간의 연결을 설정
    constructor: Person,
    sayHello() {
      console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
    }
  };

  return Person;
}());

const me = new Person('Lee');

// constructor 프로퍼티가 생성자 함수를 가리킨다.
console.log(me.constructor === Person); // true
console.log(me.constructor === Object); // false

인스턴스에 의한 프로토타입의 교체

prototype 프로퍼티 뿐 아니라 인스턴스의 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해서도 프로토타입을 교체할 수 있다.

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

const me = new Person('Lee');

// 프로토타입으로 교체할 객체
const parent = {
  sayHello() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
};

// ① me 객체의 프로토타입을 parent 객체로 교체한다.
Object.setPrototypeOf(me, parent);
// 위 코드는 아래의 코드와 동일하게 동작한다.
// me.__proto__ = parent;

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


// 생성자 함수와의 연결 끊어짐
console.log(me.constructor === Person); // false
console.log(me.constructor === Object); // true

생성자 함수와 인스턴스에 의한 프로토타입 교체는 별 차이가 없어보인다. 하지만 미묘한 차이가 있는데 아래 그림을 보자.

따라서 프로토타입 교체를 통해 객체 간의 상속 관계를 동적으로 변경하는 것은 꽤나 번거롭다. 따라서 프로토타입은 직접 교체하지 않는 것이 좋다. 상속관계를 인위적으로 설정 하려면 ES6에서 도입된 클래스를 사용하면 간편하고 직관적으로 상속 관계를 구현할 수 있다.

instanceof 연산자

instanceof 연산자는 이항 연산자로 좌변에 객체를 가리키는 식별자, 우변에 생성자 함수를 가리키는 식별자를 피연산자로 받는다. 우변의 생성자 함수의 prototype에 바인딩 된 객체자 좌변의 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하면 true를 평가한다.

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

const me = new Person('Lee');

// Person.prototype이 me 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하므로 true로 평가된다.
console.log(me instanceof Person); // true

// Object.prototype이 me 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하므로 true로 평가된다.
console.log(me instanceof Object); // true

직접 상속

Object.create 메서드는 명시적으로 프로토타입을 지정하여 새로운 객체를 생성한다. Object.create메서드도 다른 객체 생성 방식과 마찬가지로 추상연산 OrdinaryObjectCreate를 호출한다.

Object.create 메서드의 첫번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로토타입으로 지정할 객체를 전달한다. 두번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로퍼티 키와 프로퍼티 디스크립터 객체로 이뤄진 객체를 전달한다.

사실 말보다는 예제코드를 한번 보는게 이해가 쉽다.

// 프로토타입이 null인 객체를 생성한다. 생성된 객체는 프로토타입 체인의 종점에 위치한다.
// obj -> null
let obj = Object.create(null);
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === null); //true
//Object.prototype을 상속받지 못한다.
console.log(obj.toString()); // TypeError: obj.toString is not a function

// obj -> Object.prototype => null
// obj = {};와 동일
obj = Object.create(Object.prototype);
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === Object.prototype); // true

// obj -> Object.prototype -> null
// obj = { x: 1 };와 동일
obj = Object.create(Object.prototype, {
   x: {value: 1, writable: true, enumerable: true; configurable: true}
});
// 위 코드는 아래와 동일하다.
// obj = Object.create(Object.prototype);
// obj.x = 1;
console.log(obj.x); // 1
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === Object.prototype); // true

const myProto = { x: 10 };
// 임의의 객체를 직접 상속받는다. 
// obj -> myProto -> Object.prototype -> null
obj = Object.create(myProto);
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === myProto); // true

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

// obj -> Person.prototype -> Object.prototype -> null
// obj = new Person('Lee')와 동일
obj = Object.create(Person.prototype);
obj.name = 'Lee';
console.log(obj.name); // Lee
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === Person.prototype); // true

Object.create메서드는 첫 번째 매개변수에 전달한 객체의 프로토타입 체인에 속하는 객체를 생성한다. 즉 객체를 생성하면서 직접적으로 상속을 구현한다. 이 메서드의 장점은 아래와 같다.

1. new 연산자 없이 객체 생성 가능

2. 프로토타입을 지정하며 객체 생성 가능

3. 객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속이 가능

Object.prototype의 빌트인 메서드들은 모든 객체의 프로토타입 체인의 종점이므로 모든 객체가 상속받을 수 있따.

하지만 ESLint에서는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 개체가 직접 호출하는것을 권장하지 않는데, Object.create메서드를 통해 프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체를 생성할 수 있기 때문이다.

프로토타입 체인의 종점에 위치하는 객체는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 사용할 수 없다.

Object.create 메서드를 활용한 직접상속은 여러 장점이 있지만 두번째 인자로 프로퍼티를 정의하는것은 매우 번거롭다. ES6에서는 객체 리터럴 내부에서 __proto__ 접근자 프로퍼티를 활용하여 직접 상속을 구현할 수 있다.

const myProto = { x: 10 };

// 객체 리터럴에 의해 객체를 생성하면서 프로토타입을 지정하여 직접 상속받을 수 있다.
const obj = {
  y: 20,
  // 객체를 직접 상속받는다.
  // obj → myProto → Object.prototype → null
  __proto__: myProto
};
/* 위 코드는 아래와 동일하다.
const obj = Object.create(myProto, {
  y: { value: 20, writable: true, enumerable: true, configurable: true }
});
*/

console.log(obj.x, obj.y); // 10 20
console.log(Object.getPrototypeOf(obj) === myProto); // true

정적 프로퍼티/메서드

정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수로 인스턴스를 생성하지 않아도 참조/호출할 수 있는 프로퍼티/메서드를 말한다.

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

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

// 정적 프로퍼티
Person.staticProp = 'static prop';

// 정적 메서드
Person.staticMethod = function () {
   console.log('staticMethod');
};

const me = new Person('Lee');

// 생성자 함수에 추가한 정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수로 호출한다.
Person.staticMethod(); // staticMethod

// 정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수가 생성한 인스턴스로 참조/호출할 수 없다.
// 인스턴스로 참조/호출할 수 있는 프로퍼티/메서드는 프로토타입 체인 상에 존재해야한다.
me.staticMethod(); // TypeError: me.staticMethod is not a function

Person 생성자 함수는 객체이므로 자신의 프로퍼티/메서드를 가질 수 있다. 이를 정적 프로퍼티/메서드라고 한다. 해당 프로퍼티/메서드는 프로토타입 체인에 속한 객체의 프로퍼티/메서드가 아니므로 인스턴스로 접근이 불가능하다.

만약인스턴스/프로토타입 메서드 내에서 this를 사용하지 않는다면 정적 메서드로 변경할 수 있다.

function Foo() {}

// 프로토타입 메서드
// this를 참조하지 않는 프로토타입 메소드는 정적 메서드로 변경해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
Foo.prototype.x = function () {
  console.log('x');
};

const foo = new Foo();
// 프로토타입 메서드를 호출하려면 인스턴스를 생성해야 한다.
foo.x(); // x

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

// 정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.
Foo.x(); // x

MDN문서 등에서도 prototype메서드와 정적 메서드를 분리하고 있음을 알아두자.

프로퍼티 열거

for ... in 문을 활용하면 프로퍼티를 순회할 수 있다.

const person = {
  name: 'Lee',
  address: 'Seoul'
};

// person 객체에 name 프로퍼티가 존재한다.
console.log('name' in person); // true
// person 객체에 address 프로퍼티가 존재한다.
console.log('address' in person); // true
// person 객체에 age 프로퍼티가 존재하지 않는다.
console.log('age' in person); // false

// person 객체에 toString이 존재하지 않지만 true가 나옴
console.log('toString' in person); // true

for ... in 문은 in 연산자처럼 순회 대상 객체의 프로퍼티 뿐 아니라 상속받은 프로토타입의 프로퍼티까지 열거한다. 단 위 예제에서 보다시피 toString과 같은 Object.prototype의 프로퍼티는 열거되지 않는다.

toString과 같은 메서드는 열거할 수 없도록 정의되어 있는 프로퍼티 즉, [[Enumerabel]] 값이 false인 메서드이기 때문이다.

즉, for ... in 문은 객체의 프로토타입 체인상 존재하는 모든 프로토타입의 프로퍼티 중에서 프로퍼티 어트리뷰트 [[Enumerable]]의 값이 true인 프로퍼티를 순회하며 열거한다.

for .. in 문은 프로퍼티를 열거하느 ㄴ경우 순서를 보장하지는 않지만 대부분의 모던 브라우저는 순서르 ㄹ보장하고 숫자인 프로퍼티 키에 대해서는 정렬을 실시한다.

배열을 활용하는 경우에는 일반적인 for문이나 for ... of문을 활용하는 것이 좋다. 배열도 객체이므로 프로퍼티와 상속받은 프로퍼티가 포함될 수 있기 때문이다.

const arr = [1, 2, 3];
arr.x = 10; // 배열도 객체이므로 프로퍼티를 가질 수 있다.

for (const i in arr) {
  // 프로퍼티 x도 출력된다.
  console.log(arr[i]); // 1 2 3 10
};

// arr.length는 3이다.
for (let i = 0; i < arr.length; i++) {
  console.log(arr[i]); // 1 2 3
}

// forEach 메서드는 요소가 아닌 프로퍼티는 제외한다.
arr.forEach(v => console.log(v)); // 1 2 3

// for...of는 변수 선언문에서 선언한 변수에 키가 아닌 값을 할당한다.
for (const value of arr) {
  console.log(value); // 1 2 3
};

Object.keys/values/entries 메서드

객체 자신의 고유 프로퍼티만 열거하기 위해서는 for ... in 문보다 Object.keys/values/entries 메서드를 사용하는 것을 권장한다.

Object.keys 메서드는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키를 배열로 반환한다.

const person = {
  name: 'Lee',
  address: 'Seoul',
  __proto__: { age: 20 }
};

console.log(Object.keys(person)); // ["name", "address"]

ES6에서 도입된 Object.values 메서드는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 값을 배열로 반환한다.

console.log(Object.values(person)); // ["Lee","Seoul"]

마찬가지로 ES6에서 도입된 Object.entries 메서드는 열거가능한 프로퍼티 키와 값의 쌍의 배열을 배열에 담아 반환한다.

console.log(Object.entries(person)); // [["name", "Lee"], ["address", "Seoul"]]

Object.entries(person).forEach(([key, value]) => console.log(key, value));
/*
name Lee
address Seoul
*/