[모던자바스크립트 Deep Dive] 14장. 전역 변수의 문제점

1. 변수의 생명 주기

변수는 선언되며, 할당을 통해 값을 갖는데, 이는 생물과 같이 생성되고 소멸되는 생명주기(life cycle)라는 것을 가진다.

전역 변수 생명주기가 있고, 지역 변수 생명주기가 있다.

 

1-1. 지역 변수 의 생명 주기

• 함수 내부에 선언된 지역 변수는 함수가 호출되며, 생성되고 함수가 종료하면 소멸한다.
• 함수 몸체 내부에서 선언된 지역 변수 생명주기는 함수 생명 주기와 대부분 일치 하지만, 지역 변수가 함수보다 오래 생존도 있음
  • 이 경우는 클로저와 연관이 있는데 클로저를 간단하게 말하자면 함수 내부에서 선언된 변수가 함수가 종료된 이후에도 그 값을 유지하고 참조할 수 있는 현상이다.
  • 클로저가 만들어지면, 함수가 종료된 후에도 해당 함수의 렉시컬 환경을 메모리에 유지하기 때문에, 함수의 지역 변수도 메모리에 남아 있게 된다.
• 함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이라는 물리적 환경이 있는데, 변수는 자신이 등로된 스코프가 소멸(메모리 해제)될 때까지 유효하다.
• 할당된 메모리 공간이 아무도 참조하지 않을 때 가비지 컬렉터에 의해 가용 메모리 풀(메모리 공간)에 반환된다.

지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 일치한다.

호이스팅

var x = 'global';
 
function foo() {
  console.log(x); // ①
  var x = 'local';
}
 
foo();
console.log(x); // global

이는 1번 시점에서 변수 호이스팅으로 x가 선언이 되었으며, undefined로 초기화 되었고, 그래서 전역 변수 x를 참조하는 것이 아닌 지역 변수 x를 참조하여 값을 출력한다. 즉, 지역 변수는 함수 전체에 유효하다.

이 처럼 호이스팅은 스코프 단위로 동작하며, 이는 변수 선언이 스코프의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트의 고유 특징이다.

1-2. 전역 변수의 생명 주기

• 함수와 달리 전역코드는 명시적인 호출 없이 실행된다. 즉, 전역 코드는 함수 호출과 같이 전역 코드를 실행하는 특별한 진입점 없이 코드가 로드되자마자 곧바로 해석되며 실행된다.
• 함수는 함수 몸체의 마지막 문 또는 반환문이 실행되면 종료한다.
• 전역 코드는 반환문을 사용할 수 없으므로 마지막 문이 실행되어 더 이상 실행할 문이 없으면 종료한다. 

var 키워드로 선언한 전역 변수 생명 주기는 전역 객체의 생명 주기와 일치한다.

 

전역객체란 ?

코드가 실행되기 이전 단계에 자바스크립트 엔진에 의해 어떤 객체보다도 먼저 생성되는 특수한 객체이다.

• 클라이언트 사이드 환경(브라우저) - window
• 서버 사이드 환경(Node.js) - global                                 
• 환경에 따라 전역 객체를 가리키는 여러 식별자가 잇었지만, ES11에서 globalThis로 통일

2. 전역 변수의 문제점

2-1. 암묵적 결합

• 전역 변수를 선언한 의도는 전역, 즉 어디서나 참조하고 할당할 수 있는 변수로 사용 -> 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용
• 변수의 유효 범위가 클수록 코드의 가독성이 안좋지며, 의도치 않은 상태 변경을 할 수 있는 위험성이 높음

2-2. 긴 생명 주기

• 전역 변수는 생명 주기가 길어, 메모리 리소스 또한 오랜 시간 소비
• 전역 변수의 상태를 변경 할 수 있는 시간도 길며, 기회도 많다.
• 변수 이름이 중복 될수도 있으며, 의도치 않은 재할당의 위험도 있음

2-3. 스코프 체인 상의 종점이 존재

• 전역 변수는 스코프 체인 상에서 종점이 존재하므로 검색 속도가 느리다.
• 해당 변수가 선언된 스코프에서부터 시작해서 상위 스코프를 차례로 검색한다. 이 과정에서 전역 변수는 스코프 체인의 마지막에 위치하기 때문에, 그 변수를 찾기 위해 자바스크립트 엔진이 가장 마지막까지 검색해야 할 수도 있다.
• 스코프 체인 : 스코프 체인은 자바스크립트가 변수를 어디에서 찾을지 결정하는 메커니즘

var globalVar = 'I am global';

function outer() {
  var outerVar = 'I am outer';

  function inner() {
    var innerVar = 'I am inner';
    console.log(globalVar); // 전역 변수를 참조
  }

  inner();
}

outer();

2-4. 네임스페이스 오염

• JS의 가장 큰 문제점은 파일이 분리 되어 있어도, 하나의 전역 스코프를 공유한다. 따라서 다른 파일내에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 전역 함수가 같은 스코프 내에 존재할 경우 예상치 못한 문제가 발생할 수 있다.
• 자바스크립트에서 전역 스코프는 하나만 존재하며, 모든 파일은 이 전역 스코프를 공유한다. 즉, 자바스크립트 파일이 여러 개로 나누어져 있어도, 하나의 전역 네임스페이스를 사용하기 때문에 서로 다른 파일에서 동일한 이름의 전역 변수를 선언하면 변수나 함수가 덮어씌워질 수 있다.

3. 전역 변수의 사용을 억제 하는 법

전역 변수를 반드시 사용해야 할 이유를 찾지 못하면, 지역 변수를 사용하며, 변수의 스코프는 좁을수록 좋다!

 

3-1. 즉시 실행 함수

• 함수 정의와 동시에 즉시 실행 함수는 단 한번만 호출한다.
• 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다.
• 이는 전역 변수의 사용을 제한 하는 방법이다.

(function () {
  var foo = 10; // 즉시 실행 함수의 지역 변수
  // ...
}());
 
console.log(foo); // ReferenceError: foo is not defined

3-2. 네임스페이스 객체

• 전역에 네임 스페이스 역할을 담당할 객체를 생성하고 전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법

var MYAPP = {}; // 전역 네임스페이스 객체
 
MYAPP.name = 'Lee';
 
console.log(MYAPP.name); // Lee

 

3-3. 모듈 패턴

• 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만드는 것이다.
• 모듈 패턴은 자바스크립트의 강력한 기능인 클로저를 기반으로 동작함
• 전역 변수의 억제는 물론 캡슐화까지 구현 할 수 있다.
  • 캡슐화 : 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것.
  • 캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 함(정보 은닉)

var Counter = (function () {
  // private 변수
  var num = 0;
 
  // 외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼티로 추가한 객체를 반환한다.
  return {
    increase() {
      return ++num;
    },
    decrease() {
      return --num;
    }
  };
}());
 
// private 변수는 외부로 노출되지 않는다.
console.log(Counter.num); // undefined
 
console.log(Counter.increase()); // 1
console.log(Counter.increase()); // 2
console.log(Counter.decrease()); // 1
console.log(Counter.decrease()); // 0

• 위 예제의 즉시 실행 함수는 객체를 반환
• 이 객체에는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담아 반환
• 이때 반환되는 객체의 프로퍼티는 외부에 노출되는 퍼블릭 멤버(public member)
• 외부로 노출하고 싶지 않은 변수나 함수는 반환하는 객체에 추가하지 않으면 외부에서 접근할 수 없는 프라이빗 멤버(private member)

4. ES6 모듈

• ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공
• script 태그에 type="module" 어트리뷰트를 추가하면 로드된 자바스크립트 파일은 모듈로서 작동한다.
• 모듈의 파일 확장자는 mjs를 권장한다.

<script type="module" src="lib.mjs"></script>
<script type="module" src="app.mjs"></script>

 

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추가적으로 알아 보고 싶은 점

closer / 모듈 패턴 / ES6 모듈

 

클로저(Closure)

자바스크립트에서 매우 중요한 개념 중 하나로, 함수가 선언될 때 그 함수가 정의된 스코프(렉시컬 환경, Lexical Environment)에 접근할 수 있는 기능을 말한다. 구체적으로 말하면, 함수가 외부 함수의 변수에 접근할 수 있는 현상이 클로저이다. 함수가 실행된 이후에도 외부 함수의 변수를 계속해서 참조할 수 있게 해주는 역할을 한다.

 

선언만 되고 반환되지 않은 변수를 메서드만 외부로 보이게 하고, 내부는 안보이게 한다.... 아직은 이해가 잘 안되는거 같다. 좀 더 자세한 내용을 알아봐야겠다

 

렉시컬 환경(Lexical Environment)

변수와 함수를 프로퍼티로 저장하는 객체

 

모듈 패턴은 위에 클로저와 관련이 있다.