클래스

클래스는 프로토타입의 문법적 설탕인가?

자바스크립트는 생성자 훔수와 프로토 타입을 통해 객체지향 언어의 상속을 구현할 수 있다. 하지만 클래스 기반 언어에 익숙한 프로그래머들은 프로토타입 기반 프로그래밍 방식에 혼란을 느낄 수 있으며, 자바스크립트를 어렵게 느끼게 하는 하나의 장벽처럼 인식되었다. 

 

ES6에서 도입된 클래스는 기존 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍보다 자바 같은 클래스 기반 객체지향 프로그래밍에 익숙한 프로그래머가 더욱 빠르게 학습할 수 있도록 클래스 기반 객체지향 프로그래밍 언어와 매우 흡사한 새로운 객체 생성 메커니즘을 제시한다.

 

그렇다고 ES6의 클래스가 기존의 프로토타입 기반 객체지향 모델을 폐지하고 새롭게 클래스 기반 객체지향 모델을 제공하는 것은 아니다. 사실 클래스는 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴을 클래스 기반 패턴처럼 사용할 수 있도록 하는 문법적 설탕이라고 볼 수도 있다.

 

단, 클래스와 생성자 함수는 모두 프로토타입 기반의 인스턴스를 생성하지만 정확히 동일하게 동작하지는 않는다. 클래스는 생성자 함수보다 엄격하며 생성자 함수에서는 제공하지 않는 기능도 제공한다.

 

• 클래스를 new 연산자 없이 호출하면 에러가 발생한다. 하지만 생성자 함수를 new 연산자 없이 호출하면 일반 함수로서 호출된다.
• 클래스는 상속을 지원하는 extends와 super 키워드를 제공한다. 하지만 생성자 함수는 extends 와 super 키워드를 지원하지 않는다.
• 클래스는 호이스팅이 발생하지 않는 것 처럼 동작한다. 하지만 함수 선언문으로 정의된 생성자 함수는 함수 호이스팅이, 함수 표현식으로 정의한 생성자 함수는 변수 호이스팅이 발생한다.
• 클래스 내의 모든 코드애는 암묵적으로 strict mode가 지정되어 실행되며 strict mode를 해제할 수 없다. 하지만 생성자 함수는 암묵적으로 strict mode가 지정되지 않는다.
• 클래스의 constructor, 프로토타입 메서드, 정적 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. 특히 클래스의 extends와 super 키워드는 상속관계 구현을 더욱 간결하고 명료하게 한다.

 

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

 

 

 

클래스 정의

클래스 이름은 생성자 함수와 마찬가지로 파스칼 케이스를 사용하는 것이 일반적이다.

 

클래스는 선언문과 표현식으로 정의할 수 있다.

// 클래스 선언문
class Person {}

// 익명 클래스 표현식
const Person = class {};

// 기명 클래스 표현식
const Person = class MyClass {};

 

클래스를 표현식으로 정의할 수 있는 이유는 클래스는 일급객체이기 때문이다. 일급 객체는 다음과 같은 특징을 가진다.

• 변수나 자료구조(객체, 배열등)에 저장할 수 있다.
• 함수의 매개변수에게 전달할 수 있다.
• 함수의 반환값으로 사용할 수 있다.

 

 

클래스 몸체에 정의할 수 있는 메서드는 consturctor(생성자), 프로토타입 메서드, 정적 메서드 세 가지가 있다.

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

  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }

  // 정적 메서드
  static sayHello() {
    console.log('Hello!');
  }
}

// 인스턴스 생성
const me = new Person('Lee');

// 인스턴스의 프로퍼티 참조
console.log(me.name); // Lee
// 프로토타입 메서드 호출
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee
// 정적 메서드 호출
Person.sayHello(); // Hello!

 

 

클래스와 생성자 함수의 정의 방식을 비교해보면 다음과 같다.

 

 

 

 

클래스 호이스팅

클래스는 함수로 평가된다.

// 클래스 선언문
class Person {}

console.log(typeof Person); // function

 

 

클래스 선언문으로 정의한 클래스는 함수 선언문과 같이 소스코드 평가 과정, 즉 런타임 이전에 먼저 평가되어 함수 객체를 생성한다. 이때 클래스가 평가되어 생성된 함수 객체는 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수, 즉 constructor다. 생성자 함수로서 호출할 수 있는 함수는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점에 프로토타입도 더불어 생성된다. 프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재하기 때문이다.

 

단, 클래스는 클래스 정의 이전에 참조할 수 없다.

console.log(Person);
// ReferenceError: Cannot access 'Person' before initialization

// 클래스 선언문
class Person {}

 

클래스 선언문은 마치 호이스팅이 발생하지 않는 것 처럼 보이나 그렇지 않다. 다음 예제를 살펴보자.

const Person = '';

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

  // 클래스 선언문
  class Person {}
}

 

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

 

 

 

 

인스턴스 생성

클래스는 생성자 함수이며 new 연산자와 함께 호출되어 인스턴스를 생성한다.

class Person {}

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

 

함수는 new 연산자의 사용 여부에 따라 일반 함수로 호출되거나 인스턴스 생성을 위한 생성자 함수로 호출되지만 클래스는 인스턴스를 생성하는 것이 유일한 존재 이유이므로 반드시 new 연산자와 함께 호출해야 한다.

class Person {}

// 클래스를 new 연산자 없이 호출하면 타입 에러가 발생한다.
const me = Person();
// TypeError: Class constructor Person cannot be invoked without 'new'

 

 

클래스 표현식으로 정의된 클래스의 경우 다음 예제와 같이 클래스를 가리키는 식별자를 사용해 인스턴스를 생성하지 않고 기명 클래스 이름(Myclass)를 사용해 인스턴스를 생성하면 에러가 발생한다.

const Person = class MyClass {};

// 함수 표현식과 마찬가지로 클래스를 가리키는 식별자로 인스턴스를 생성해야 한다.
const me = new Person();

// 클래스 이름 MyClass는 함수와 동일하게 클래스 몸체 내부에서만 유효한 식별자다.
console.log(MyClass); // ReferenceError: MyClass is not defined

const you = new MyClass(); // ReferenceError: MyClass is not defined

 

이는 기명 함수 표현식과 마찬가지로 클래스 표현식에서 사용한 클래스 이름은 외부 코드에서 접근 불가능하기 때문이다.

 

 

 

 

메서드

클래스 몸체에 정의할 수 있는 메서드는 consturctor(생성자), 프로토타입 메서드, 정적 메서드 세 가지가 있다.

 

constructor

constructor는 인스턴스를 생성하고 초기화하기 위한 특수한 메서드다. constructor는 이름을 변경할 수 없다.

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

 

 

클래스는 함수다. 정확하게 말하면 클래스는 인스턴스를 생성하기 위한 생성자 함수다.

// 클래스는 함수다.
console.log(typeof Person); // function
console.dir(Person);

 

모든 함수 객체가 가지고 있는 prototype 프로퍼티가 가리키는 프로토타입 객체의 constructor 프로퍼티는 클래스 자신을 가리키고 있다. 이는 클래스가 인스턴스를 생성하는 생성자 함수라는 것을 의미한다.

 

 

constructor 내부 this 에 추가한 프로퍼티는 인스턴스 프로퍼티가 된다. constructor 내부의 this 는 생성자 함수와 마찬가지로 클래스가 생성한 인스턴스를 가르킨다.

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

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

 

 

클래스의 constructor 메서드와 프로토타입의 constructor 프로퍼티

클래스의 constructor 메서드와 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 이름이 같아 혼동하기 쉽지만 직접적인 관련이 없다. 프로토타입의 constructor 프로퍼티는 모든 프로토타입이 가지고 있는 프로퍼티이며, 생성자 함수를 가리킨다.

 

 

 

constuctor 는 클래스내에 하나만 존재할 수 있다.

class Person {
  constructor() {}
  constructor() {}
}
// SyntaxError: A class may only have one constructor

 

 

 

constructor는 생략할 수 있다. constructor를 생략한 클래스는 빈 constructor에 의해 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 {}

 

 

 

constructor는 별도의 반환문을 갖지 않아야 한다. 

new 연산자와 함께 클래스가 호출되면 생성자 함수와 동일하게 암묵적으로 this, 즉 인스턴스를 반환하기 때문이다. 만약 this가 아닌 다른 객체를 명시적으로 반환하면 this, 즉 인스턴스가 반환되지 못하고 return 문에 명시한 객체가 반환된다.

class Person {
  constructor(name) {
    this.name = name;

    // 명시적으로 객체를 반환하면 암묵적인 this 반환이 무시된다.
    return {};
  }
}

// constructor에서 명시적으로 반환한 빈 객체가 반환된다.
const me = new Person('Lee');
console.log(me); // {}

 

 

 

프로토타입 메서드

생성자 함수를 사용하여 인스턴스를 생성하는 경우 프로토타입 메서드를 생성하기 위해서는 다음과 같이 명시적으로 프로토타입에 메서드를 추가해야 한다.

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

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

const me = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee

 

 

 

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

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

  // 프로토타입 메서드
  sayHi() {
    console.log(`Hi! My name is ${this.name}`);
  }
}

const me = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! My name is Lee

// me 객체의 프로토타입은 Person.prototype이다.
Object.getPrototypeOf(me) === Person.prototype; // -> true
me instanceof Person; // -> true

// Person.prototype의 프로토타입은 Object.prototype이다.
Object.getPrototypeOf(Person.prototype) === Object.prototype; // -> true
me instanceof Object; // -> true

// me 객체의 constructor는 Person 클래스다.
me.constructor === Person; // -> true

 

 

 

Person 클래스는 다음과 같이 프로토타입 체인을 생성한다.

 

 

 

프로토타입 체인은 클래스에 의해 생성된 인스턴스에도 동일하게 적용된다. 결국 클래스는 생성자 함수와 같이 인스턴스를 생성하는 생성자 함수라고 볼 수 있다. 다시 말해, 클래스는 생성자 함수와 마찬가지로 프로토타입 기반의 객체 생성 메커니즘이다.

 

 

 

 

정적 메서드

정적 메서드는 인스턴스를 생성하지 않아도 호출 할 수 있는 메서드를 말한다.

 

생성자 함수의 경우 정적 메서드를 생성하기 위해서는 다음과 같이 명시적으로 생성자 함수에 메서드를 추가해야 한다.

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

// 정적 메서드
Person.sayHi = function () {
  console.log('Hi!');
};

// 정적 메서드 호출
Person.sayHi(); // Hi!

 

 

 

클래스에서는 메서드에 static 키워드를 붙이면 정적 메서드가 된다.

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

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

 

 

 

이처럼 정적 메서드는 클래스에 바인딩된 메서드가 된다. 클래스는 함수 객체로 평가되기때문에 자신의 프로퍼티와 메서드를 소유할 수 있다.

 

 

 

클래스 인스턴스 생성 과정

1. 인스턴스 생성과 this 바인딩
2. 인스턴스 초기화
3. 인스턴스 반환

class Person {
  // 생성자
  constructor(name) {
    // 1. 암묵적으로 인스턴스가 생성되고 this에 바인딩된다.
    console.log(this); // Person {}
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === Person.prototype); // true

    // 2. this에 바인딩되어 있는 인스턴스를 초기화한다.
    this.name = name;

    // 3. 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 암묵적으로 반환된다.
  }
}

 

 

 

 

프로퍼티

인스턴스 프로퍼티

인스턴스 프로퍼티는 constructor 내부에서 정의해야 한다.

class Person {
  constructor(name) {
    // 인스턴스 프로퍼티
    this.name = name; // name 프로퍼티는 public하다.
  }
}

const me = new Person('Lee');

// name은 public하다.
console.log(me.name); // Lee

ES6의 클래스는 다른 객체지향 언어처럼 private, public, protected 키워드와 같은 접근 제한자를 지원하지 않는다. 따라서 인스턴스 프로퍼티는 언제나 public 하다. 다행히도 private한 프로퍼티를 정의할 수 있는 사양이 현재 제안 중에 있다. 이에 대해서는 뒤에서 알아보겠다.

 

 

 

접근자 프로퍼티

접근자 프로퍼티는 자체적으로 값을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수로 구성된 프로퍼티다.

const person = {
  // 데이터 프로퍼티
  firstName: 'Ungmo',
  lastName: 'Lee',

  // fullName은 접근자 함수로 구성된 접근자 프로퍼티다.
  // getter 함수
  get fullName() {
    return `${this.firstName} ${this.lastName}`;
  },
  // setter 함수
  set fullName(name) {
    // 배열 디스트럭처링 할당: "36.1. 배열 디스트럭처링 할당" 참고
    [this.firstName, this.lastName] = name.split(' ');
  }
};

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

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

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

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

 

 

 

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}

 

 

 

클래스의 메서드는 기본적으로 프로토타입 메서드가 된다. 따라서 클래스의 접근자 프로퍼티 또한 인스턴스가 아닌 프로토타입의 프로퍼티가 된다.

// Object.getOwnPropertyNames는 비열거형(non-enumerable)을 포함한 모든 프로퍼티의 이름을 반환한다.(상속 제외)
Object.getOwnPropertyNames(me); // -> ["firstName", "lastName"]
Object.getOwnPropertyNames(Object.getPrototypeOf(me)); // -> ["constructor", "fullName"]

 

 

 

클래스 필드 정의 제안

클래스 필드는 클래스 기반 객체지향 언어에서 클래스가 생성할 인스턴스 프로퍼티를 가르키는 용어다.

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

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

 

 

 

클래스 몸체에서 클래스 필드를 정의하는 경우 this에 클래스 필드를 바인딩해서는 안 된다. this는 클래스의 constructor와 메서드 내에서만 유효하다.

class Person {
  // this에 클래스 필드를 바인딩해서는 안된다.
  this.name = ''; // SyntaxError: Unexpected token '.'
}

 

 

 

클래스 필드를 참조하는 경우 자바와 같은 클래스 기반 객체지향 언어에서는 this를 생략할 수 있으나 자바스크립트에서는 this를 반드시 사용해야 한다.

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

  constructor() {
    console.log(name); // ReferenceError: name is not defined
  }
}

new Person();

 

 

 

클래스 필드에 초기값을 할당하지 않으면 undefined를 갖는다.

class Person {
  // 클래스 필드를 초기화하지 않으면 undefined를 갖는다.
  name;
}

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

 

 

 

인스턴스를 생성할 때 외부의 초기값으로 클래스 필드를 초기화해야 할 필요가 있다면 constructor에서 클래스 필드를 초기화해야 한다.

class Person {
  name;

  constructor(name) {
    // 클래스 필드 초기화.
    this.name = name;
  }
}

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

 

 

 

이처럼 인스턴스를 생성할 때 클래스 필드를 초기화할 필요가 있다면 constructor 밖에서 클래스 필드를 정의할 필요가 없다. 이때 this, 즉 클래스가 생성한 인스턴스에 클래스 필드에 해당하는 프로퍼티가 없다면 자동으로 추가되기 때문이다. 따라서 private 필드가 아니라면 선언하지 않아도 된다.

class Person {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }
}

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

 

 

 

함수는 일급 객체이므로 함수를 클래스 필드에 할당할 수 있다. 따라서 클래스 필드를 통해 메서드를 정의할 수도 있다.

class Person {
  // 클래스 필드에 문자열을 할당
  name = 'Lee';

  // 클래스 필드에 함수를 할당
  getName = function () {
    return this.name;
  }
  // 화살표 함수로 정의할 수도 있다.
  // getName = () => this.name;
}

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

이처럼 클래스 필드에 함수를 할당하는 경우에는 프로토타입 메서드가 아닌 인스턴스 메서드가 된다는 것에 유의해야 한다. 따라서 클래스 필드에 함수를 할당하는 것은 권장하지 않는다.

 

 

 

클래스 필드와 화살표 함수

클래스 필드에 화살표 함수를 할당하여 화살표 함수 내부의 this가 인스턴스를 가리키게 하는 경우도 있다.

<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
  <button class="btn">0</button>
  <script>
    class App {
      constructor() {
        this.$button = document.querySelector('.btn');
        this.count = 0;

        // increase 메서드를 이벤트 핸들러로 등록
        // 이벤트 핸들러 increase 내부의 this는 DOM 요소(this.$button)를 가리킨다.
        // 하지만 increase는 화살표 함수로 정의되어 있으므로
        // increase 내부의 this는 인스턴스를 가리킨다.
        this.$button.onclick = this.increase;

        // 만약 increase가 화살표 함수가 아니라면 bind 메서드를 사용해야 한다.
        // $button.onclick = this.increase.bind(this);
      }

      // 인스턴스 메서드
      // 화살표 함수 내부의 this는 언제나 상위 컨텍스트의 this를 가리킨다.
      increase = () => this.$button.textContent = ++this.count;
    }
    new App();
  </script>
</body>
</html>

인스턴스가 여러 개 생성된다면 이 방법도 메모리의 손해를 감수할 수밖에 없다.

 

 

 

private 필드 정의 제안

인스턴스 프로퍼티는 언제나 public 이다. 타 언어에서 지원되는 private를 사용하기 위해서는 private 필드의 선두에 #을 붙여줘야한다. private 필드를 참조할 때도 #을 붙여주어야한다.

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

 

 

 

public 필드는 어디서든 참조할 수 있지만 private 필드는 클래스 내부에서만 참조할 수 있다. 외부에서 private 필드에 접근하려면 접근자 프로퍼티를 사용하여 간접적으로 접근해야한다.

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

  constructor(name) {
    this.#name = name;
  }

  // name은 접근자 프로퍼티다.
  get name() {
    // private 필드를 참조하여 trim한 다음 반환한다.
    return this.#name.trim();
  }
}

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

 

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

class Person {
  constructor(name) {
    // private 필드는 클래스 몸체에서 정의해야 한다.
    this.#name = name;
    // SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class
  }
}

 

 

 

static 필드 정의 제안

static 키워드를 사용하여 메서드는 정의할 수 있지만, 필드는 정의할 수 없었다 하지만 2021년 1월 이후 Chrome 72 이상 Node 12 이상 부터는 static 필드를 사용할 수 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

동물을 추상화한 Animal 클래스와 새와 사자를 추상화한 Bird, Lion 클래스를 각각 정의한다고 생각해보자. 새와 사자는 동물에 속하므로 동물의 속성을 갖는다. 하지만 새와 사자는 자신만의 고유한 속성도 갖는다. 이때 Animal 클래스는 동물의 속성을 표현하고 Bird, Lion 클래스는 상속을 통해 Animal 클래스의 속성을 그대로 사용하면서 자신만의 고유한 속성만 추가하여 확장할 수 있다.

 

이처럼 상속에 의한 클래스 확장은 코드 재사용 관점에서 매우 유용하다.

 

 

 

그럼 이전에는 생성자 함수를 사용하여 상속을 어떻게 구현했을까? 의사 클래스 상속 패턴을 사용하였다.

// 의사 클래스 상속(pseudo classical inheritance) 패턴
var Animal = (function () {
  function Animal(age, weight) {
    this.age = age;
    this.weight = weight;
  }

  Animal.prototype.eat = function () {
    return 'eat';
  };

  Animal.prototype.move = function () {
    return 'move';
  };

  return Animal;
}());

// Animal 생성자 함수를 상속하여 확장한 Bird 생성자 함수
var Bird = (function () {
  function Bird() {
    // Animal 생성자 함수에게 this와 인수를 전달하면서 호출
    Animal.apply(this, arguments);
  }

  // Bird.prototype을 Animal.prototype을 프로토타입으로 갖는 객체로 교체
  Bird.prototype = Object.create(Animal.prototype);
  // Bird.prototype.constructor을 Animal에서 Bird로 교체
  Bird.prototype.constructor = Bird;

  Bird.prototype.fly = function () {
    return 'fly';
  };

  return Bird;
}());

var bird = new Bird(1, 5);

console.log(bird); // Bird {age: 1, weight: 5}
console.log(bird.eat());  // eat
console.log(bird.move()); // move
console.log(bird.fly());  // fly

하지만 이 패턴은 클래스의 등장으로 더는 필요하지 않게됐다.

 

 

그럼 클래스를 사용한 상속 코드를 보자.

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

클래스는 상속을 통해 다른 클래스를 확장할 수 있는 문법인 extends 키워드가 기본적으로 제공된다. extends 키워드를 사용한 클래스 확장은 간편하고 직관적이다. 

 

 

아래 그림은 위 코드에 대한 프로토타입 체인이다.

 

 

 

extends 키워드

상속을 통해 클래스를 확장하려면 extends 키워드를 사용하여 상속받을 클래스를 정의한다.

// 수퍼(베이스/부모)클래스
class Base {}

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

상속을 통해 확장된 클래스를 서브클래스라 부르고, 서브클래스에게 상속된 클래스를 수퍼클래스라고 부른다.

 

 

extends 키워드의 역할은 수퍼 클래스와 서브클래스 간의 상속 관계를 설정하는 것이다. 클래스도 프로토타입을 통해 상속 관계를 구현한다.

수퍼클래스와 서브클래스는 인스턴스 프로토타입 체인뿐 아니라 클래스 간의 프로토타입 체인도 생성한다. 이를 통해 프로토타입 메서드, 정적 메서드 모두 상속이 가능하다.

 

 

 

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}

 

 

extend 키워드 다음에는 클래스뿐만 아니라 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 함수 객체로 평가될 수 있는 모든 표현식을 사용할 수 있다. 이를 통해 동적으로 상속받을 대상을 결정할 수 있다.

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

constructor를 생략하면 클래스에 다음과 같이 비어있는 constructor가 암묵적으로 정의된다.

constructor() {}

 

 

서브 클래스에서 constructor를 생략하면 클래스에 다음과 같은 constructor가 암묵적으로 정의된다. args는 new 연산자와 함께 클래스를 호출할 때 전달한 인수의 리스트다.

constructor(...args) { super(...args); }

 

 

 

super 키워드

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

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

 

 

super 호출

super를 호출하면 수퍼클래스의 constructor를 호출한다.

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor(a, b) {
    this.a = a;
    this.b = b;
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  // 다음과 같이 암묵적으로 constructor가 정의된다.
  // constructor(...args) { super(...args); }
}

const derived = new Derived(1, 2);
console.log(derived); // Derived {a: 1, b: 2}

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor(a, b) { // ④
    this.a = a;
    this.b = b;
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  constructor(a, b, c) { // ②
    super(a, b); // ③
    this.c = c;
  }
}

const derived = new Derived(1, 2, 3); // ①
console.log(derived); // Derived {a: 1, b: 2, c: 3}

 

 

 

super를 호출할 때 주의할 사항은 다음과 같다.

 

1. 서브클래스에서 constructor를 생략하지 않는 경우 서브클래스의 constructor에서는 반드시 super를 호출해야한다.

class Base {}

class Derived extends Base {
  constructor() {
    // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
    console.log('constructor call');
  }
}

const derived = new Derived();

 

 

2. 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없다.

class Base {}

class Derived extends Base {
  constructor() {
    // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
    this.a = 1;
    super();
  }
}

const derived = new Derived(1);

 

 

3. super는 반드시 서브클래스의 constructor에서만 호출한다. 서브클래스 아닌 클래스의 constructor나 함수에서 super를 호출하면 에러가 발생한다.

class Base {
  constructor() {
    super(); // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
  }
}

function Foo() {
  super(); // SyntaxError: 'super' keyword unexpected here
}

 

 

super 참조

메서드 내에서 super를 참조하면 수퍼클래스의 메서드를 호출할 수 있다.

 

1. 서브클래스의 프로토타입 메서드 내에거 super.sayHi는 수퍼클래스의 프로토타입 메서드 sayHi를 가리킨다.

// 수퍼클래스
class Base {
  constructor(name) {
    this.name = name;
  }

  sayHi() {
    return `Hi! ${this.name}`;
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  sayHi() {
    // super.sayHi는 수퍼클래스의 프로토타입 메서드를 가리킨다.
    return `${super.sayHi()}. how are you doing?`;
  }
}

const derived = new Derived('Lee');
console.log(derived.sayHi()); // Hi! Lee. how are you doing?

 

 

2. 서브클래스의 정적 메서드 내에서 super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드 sayHi를 가르킨다.

// 수퍼클래스
class Base {
  static sayHi() {
    return 'Hi!';
  }
}

// 서브클래스
class Derived extends Base {
  static sayHi() {
    // super.sayHi는 수퍼클래스의 정적 메서드를 가리킨다.
    return `${super.sayHi()} how are you doing?`;
  }
}

console.log(Derived.sayHi()); // Hi! how are you doing?

 

 

 

상속 클래스의 인스턴스 생성 과정

직사각형을 추상화한 Rectangle 클래스와 상속을 통해 Rectagle 클래스를 확장한 ColorRectangle 클래스를 정의해보자.

// 수퍼클래스
class Rectangle {
  constructor(width, height) {
    this.width = width;
    this.height = height;
  }

  getArea() {
    return this.width * this.height;
  }

  toString() {
    return `width = ${this.width}, height = ${this.height}`;
  }
}

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

  // 메서드 오버라이딩
  toString() {
    return super.toString() + `, color = ${this.color}`;
  }
}

const colorRectangle = new ColorRectangle(2, 4, 'red');
console.log(colorRectangle); // ColorRectangle {width: 2, height: 4, color: "red"}

// 상속을 통해 getArea 메서드를 호출
console.log(colorRectangle.getArea()); // 8
// 오버라이딩된 toString 메서드를 호출
console.log(colorRectangle.toString()); // width = 2, height = 4, color = red

ColorRectagle 클래스에 의해 생성된 인스턴스 프로토타입 체인은 다음과 같다.

 

1. 서브클래스의 super 호출

다른 클래스를 상속받지 않는 클래스에서 살펴보았듯이 new 연산자와 함께 호출되었을 때 암묵적으로 빈 객체, 즉 인스턴스를 생성하고 이를 this에 바인딩한다. 하지만 서브 클래스는 자신이 직접 인스턴스를 생성하지 않고 수퍼클래스에게 인스턴스 생성을 위임한다. 이것이 바로 서브클래스의 constructor에서 반드시 super를 호출해야 하는 이유다.

 

만약 서브클래스 constructor 내부에 super 호출이 없으면 에러가 발생한다. 실제로 인스턴스를 생성하는 주체는 수퍼클래스이므로 수퍼클래스의 constructor를 호출하는 super가 호출되지 않으면 인스턴스를 생성할 수 없기 때문이다.

 

 

2. 수퍼클래스의 인스턴스 생성과 this 바인딩

수퍼클래스의 constructor 내부의 코드가 실행되기 이전에 암묵적으로 빈 객체를 생성한다. 이 빈 객체가 바로 (아직 완성되지는 않았지만) 클래스가 생성한 인스턴스다. 그리고 암묵적으로 생성된 빈 객체, 즉 인스턴스는 this에 바인딩된다. 따라서 수퍼클래스의 constructor 내부의 this는 생성된 인스턴스를 가리킨다.

// 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
...

이때 인스턴스는 수퍼클래스가 생성한 것이지만, new 연산자와 함께 호출된 클래스가 서브클래스라는 것이 중요하다. 즉, new 연산자와 함께 호출된 함수를 가리키는 new.target은 서브클래스를 가리킨다. 따라서 인스턴스는 new.target이 가리키는 서브클래스가 생성한 것으로 처리된다. 

 

잘 이해가 안된다. 실제로는 수퍼클래스가 인스턴스를 생성하지만, 서브클래스가 생성한 인스턴스로 처리된다 라고 생각하자.

따라서 생성된 인스턴스의 프로토타입은 수퍼클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체(Rectangle.prototype)가 아니라 new.target 죽, 서브클래스의 prototype 프로퍼티가 가리키는 객체(ColorRectangle.prototype)다.

// 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

    // 생성된 인스턴스의 프로토타입으로 ColorRectangle.prototype이 설정된다.
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === ColorRectangle.prototype); // true
    console.log(this instanceof ColorRectangle); // true
    console.log(this instanceof Rectangle); // true
...

 

 

3. 수퍼클래스의 인스턴스 초기화

this에 바인딩되어 있는 인스턴스에 프로퍼티를 추가하고 constructor가 인수로 전달받은 초기값으로 인스턴스의 프로퍼티를 초기화한다.

// 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

    // 생성된 인스턴스의 프로토타입으로 ColorRectangle.prototype이 설정된다.
    console.log(Object.getPrototypeOf(this) === ColorRectangle.prototype); // true
    console.log(this instanceof ColorRectangle); // true
    console.log(this instanceof Rectangle); // true

    // 인스턴스 초기화
    this.width = width;
    this.height = height;

    console.log(this); // ColorRectangle {width: 2, height: 4}
  }
...

 

 

4. 서브클래스 constructor로의 복귀와 this 바인딩

super의 호출이 종료되고 제어 흐림이 서브클래스 constructor로 돌아온다. 이때 super가 반환한 인스턴스가 this에 바인딩된다. 서브클래스는 별도의 인스턴스를 생성하지 않고 super가 반환한 인스턴스를 this에 바인딩하여 그대로 사용한다.

// 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}
...

이처럼 super가 호출되지 않으면 인스턴스가 생성되지 않으며, this 바인딩도 할 수 없다. 서브클래스의 constructor에서 super를 호출하기 전에는 this를 참조할 수 없는 이유가 바로 이 때문이다.

 

 

5. 서브클래스 인스턴스 초기화

super 호출 이후, 서브클래스의 constructor에 기술되어있는 인스턴스 초기화가 실행된다.

 

 

6. 인스턴스 반환

클래스의 모든 처리가 끝나면 완성된 인스턴스가 바인딩된 this가 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

String, Number, Array 같은 표준 빌트인 객체도 [[Construct]] 내부 메서드를 갖는 생성자 함수이므로 extends 키워드를 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

Array 생성자 함수를 상속받아 확장한 MyArray 클래스가 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 MyArray 클래스의 인스턴스를 반환한다는 것이다.

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

만약 새로운 배열을 반환하는 메서드가 MyArray 클래스의 인스턴스를 반환하지 않고 Array의 인스턴스를 반환하면 MyArray 클래스의 메서드와 메서드 체이닝이 불가능하다.

 

다음 코드는 MyArray 클래스의 인스턴스를 반환하기 때문에 가능한 예제이다.

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

 

 

만약 MyArray 클래스의 uniq 메서드가 MyArray 클래스가 생성한 인스턴스가 아닌 Array가 생성한 인스턴스를 반환하게 하려면 다음과 같이 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