JS 공부는 다다익선 - 10. 클로저(closure)

1. 클로저(closure)의 개념

클로저는 자바스크립트만의 고유의 개념이 아니라 함수를 일급 객체로 취급하는 함수형 프로그래밍 언어(Functional Programming language)에서 사용되는 중요한 특성이다.

 

자신을 포함하고 있는 외부함수보다 내부함수가 더 오래 유지되는 경우, 외부 함수 밖에서 내부함수가 호출되더라도 외부함수의 지역 변수에 접근할 수 있는데 이러한 함수를 클로저(Closure)라고 부른다.

 

클로저는 반환된 내부함수가 자신이 선언됐을 때의 환경(Lexical environment)인 스코프를 기억하여 자신이 선언됐을 때의 환경(스코프) 밖에서 호출되어도 그 환경(스코프)에 접근할 수 있다.

 

※ 클로저는 자신이 생성될 때의 환경(Lexical environment)을 기억하는 함수다

function outerFunc() {
  var x = 10;
  var innerFunc = function () { console.log(x); };
  return innerFunc;
}

/**
 *  함수 outerFunc를 호출하면 내부 함수 innerFunc가 반환된다.
 *  그리고 함수 outerFunc의 실행 컨텍스트는 소멸한다.
 */
var inner = outerFunc();
inner(); // 10

클로저에 의해 참조되는 외부함수의 변수 즉 outerFunc 함수의 변수 x를 자유변수(Free variable)라고 부른다.

 

실행 컨텍스트의 관점에서 내부함수가 유효한 상태에서 외부함수가 종료하여 외부함수의 실행 컨텍스트가 반환되어도, 외부함수 실행 컨텍스트 내의 활성 객체(Activation object)(변수, 함수 선언 등의 정보를 가지고 있다)는 내부함수에 의해 참조되는 한 유효하여 내부함수가 스코프 체인을 통해 참조할 수 있는 것을 의미한다.

 

즉 외부함수가 이미 반환되었어도 외부함수 내의 변수는 이를 필요로 하는 내부함수가 하나 이상 존재하는 경우 계속 유지된다. 이때 내부함수가 외부함수에 있는 변수의 복사본이 아니라 실제 변수에 접근한다는 것에 주의하여야 한다.

2. 클로저의 활용

클로저는 자신이 생성될 때의 환경(Lexical environment)을 기억해야 하므로 메모리 차원에서 손해를 볼 수 있다.

 

2.1 상태 유지

클로저가 가장 유용하게 사용되는 상황은 현재 상태를 기억하고 변경된 최신 상태를 유지

 

<script>
  var box = document.querySelector('.box');
  var toggleBtn = document.querySelector('.toggle');

  var toggle = (function () {
    var isShow = false;

    // ① 클로저를 반환
    return function () {
      box.style.display = isShow ? 'block' : 'none';
      // ③ 상태 변경
      isShow = !isShow;
    };
  })();

  // ② 이벤트 프로퍼티에 클로저를 할당
  toggleBtn.onclick = toggle;
</script>

과정

① 즉시실행함수가 반환한 함수는 자신이 생성됐을 때의 렉시컬 환경(Lexical environment)에 속한 변수 isShow를 기억하는 클로저다.

 

② 클로저를 이벤트 핸들러로서 이벤트 프로퍼티에 할당했다. 이벤트 프로퍼티에서 이벤트 핸들러인 클로저를 제거하지 않는 한 클로저가 기억하는 렉시컬 환경의 변수 isShow는 소멸하지 않고 현재 상태를 기억한다.

 

③ 버튼을 클릭하면 이벤트 프로퍼티에 할당한 이벤트 핸들러인 클로저가 호출된다. 이때 .box 요소의 표시 상태를 나타내는 변수 isShow의 값이 변경된다. 변수 isShow는 클로저에 의해 참조되고 있기 때문에 유효하며 자신의 변경된 최신 상태를 계속해서 유지한다.

결론

클로저라는 기능이 없다면 상태를 유지하기 위해 전역 변수를 사용할 수 밖에 없다. 전역 변수는 언제든지 누구나 접근할 수 있고 변경할 수 있기 때문에 많은 부작용을 유발해 오류의 원인이 되므로 사용을 억제해야 한다.

2.2 전역 변수의 사용 억제

var increaseBtn = document.getElementById('inclease');
var count = document.getElementById('count');

var increase = (function () {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  var counter = 0;
  // 클로저를 반환
  return function () {
    return ++counter;
  };
}());

increaseBtn.onclick = function () {
  count.innerHTML = increase();
};

설명

• 스크립트가 실행되면 즉시실행함수(immediately-invoked function expression)가 호출되고 변수 increase에는 함수 function () { return ++counter; }가 할당된다.
• 즉시실행함수는 호출된 이후 소멸되지만 즉시실행함수가 반환한 함수는 변수 increase에 할당되어 increaseBtn 버튼을 클릭하면 클릭 이벤트 핸들러 내부에서 호출된다.
• 이때 클로저인 이 함수는 자신이 선언됐을 때의 렉시컬 환경인 즉시실행함수의 스코프에 속한 지역변수 counter를 기억한다.

 

결론

따라서 즉시실행함수의 변수 counter에 접근할 수 있고 변수 counter는 자신을 참조하는 함수가 소멸될 때 까지 유지된다.

함수형 프로그래밍에서 클로저를 활용하는 예제

 

// 함수를 인자로 전달받고 함수를 반환하는 고차 함수
// 이 함수가 반환하는 함수는 클로저로서 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수 counter을 기억한다.
function makeCounter(predicate) {
  // 카운트 상태를 유지하기 위한 자유 변수
  var counter = 0;
  // 클로저를 반환
  return function () {
    counter = predicate(counter);
    return counter;
  };
}

// 보조 함수
function increase(n) {
  return ++n;
}

// 보조 함수
function decrease(n) {
  return --n;
}

// 함수로 함수를 생성한다.
// makeCounter 함수는 보조 함수를 인자로 전달받아 함수를 반환한다
const increaser = makeCounter(increase);
console.log(increaser()); // 1
console.log(increaser()); // 2

// increaser 함수와는 별개의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 카운터 상태가 연동하지 않는다.
const decreaser = makeCounter(decrease);
console.log(decreaser()); // -1
console.log(decreaser()); // -2

 

위 예제는 increaser와 변수 decreaser에 할당된 함수는 각각 자신만의 독립된 렉시컬 환경을 갖기 때문에 카운트를 유지하기 위한 자유 변수 counter를 공유하지 않아 카운터의 증감이 연동하지 않는다.

2.3 정보의 은닉

function Counter() {
  // 카운트를 유지하기 위한 자유 변수
  var counter = 0;

  // 클로저
  this.increase = function () {
    return ++counter;
  };

  // 클로저
  this.decrease = function () {
    return --counter;
  };
}

const counter = new Counter();

console.log(counter.increase()); // 1
console.log(counter.decrease()); // 0

설명

• 생성자 함수 Counter는 렉시컬 환경인 변수 counter를 기억하는 increase, decrease 클로저 메소드를 갖는 인스턴스를 생성한다.
• 생성자 함수가 함수가 생성한 객체의 메소드는 객체의 프로퍼티에만 접근할 수 있는 것이 아니며 자신이 기억하는 렉시컬 환경의 변수에도 접근할 수 있다.
• 생성자 함수에 this에 바인딩된 프로퍼티라면 인스턴스를 통해 외부에서 접근이 가능한 public 프로퍼티가 되지만 생성자 함수에 선언된 변수는 생성자 함수 외부에서 접근할 수 없다.
• 생성자 함수 Counter가 생성한 인스턴스의 메소드인 increase, decrease는 클로저이기 때문에 자신이 생성됐을 때의 렉시컬 환경인 생성자 함수 Counter의 변수 counter에 접근할 수 있다. 이러한 클로저의 특징을 사용해 **클래스 기반 언어의 private 키워드를 흉내낼 수 있다.

참고

https://poiemaweb.com/js-closure