[JavaScript] 프로토타입 (1)

상속과 프로토타입

상속은 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는 것을 말한다.

JS는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현하여 불필요한 중복을 제거한다.

상속은 코드의 재사용이란 관점에서 매우 유용하다. 동일한 메서드를 중복 소유하는 것, 즉 동일한 메서드를 여러 번 사용하는 것은 메모리를 불필요하게 낭비하기 때문에 효율적이지 못하다.

function Circle(radius) {
	this.radius = radius;
    this.getArea = function () {
    	return Math.PI * this.radius ** 2;
    };
}

const circle = new Circle(1);

//상속으로 정의
function Circle(radius) {
	this.radius = radius;
}

Circle.prototype.getArea = function() {
	return Math.PI * this.radius ** 2;
};

const circle = new Circle(1);

함수가 한번만 사용된다면 첫 번째 예시처럼 사용해도 별 문제는 없지만 여러 번 사용해야 되는 경우 메서드를 계속 생성해서 불필요한 메모리가 쓰이게 된다.

 

프로토타입 객체

프로토타입 객체란 객체지향 프로그래밍의 근간을 이루는 객체 간 상속을 구현하기 위해 사용된다.

프로토타입을 상속받은 하위 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 자신의 프로퍼티처럼 자유롭게 사용할 수 있다.

 

__proto__ 접근자 프로퍼티

접근자 프로퍼티는 자체적으로는 값([[Value]] 프로퍼티 어트리뷰트)을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할 때 사용하는 접근자 함수, 즉 [[Get]], [[Set]] 프로퍼티 어트리뷰트로 구성된 프로퍼티다.

 

__proto__ 접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

 

__proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유

[[Prototype]] 내부 슬롯의 값, 즉 프로토타입에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는 것을 방지하기 위해서다.

프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되어야 한다. 즉, 프로퍼티 검색 방향이 한쪽 방향으로만 흘러가야 한다.

하지만 순환 참조하는 프로토타입 체인이 만들어지면 체인 종점이 존재하지 않아 프로퍼티를 검색할 때 무한 루프에 빠진다.

따라서 아무런 체크 없이 무조건적으로 프로토타입을 교체할 수 없도록 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하고 교체하도록 구현되어 있다.

 

__proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.

__proto__ 접근자 프로퍼티 대신 프로토타입의 참조를 취득하고 싶은 경우에는 Object.getPrototypeOf 메서드를,

프로토타입을 교체하고 싶은 경우에는 Object.setPrototypeOf 메서드를 사용할 것을 권장한다.

 

함수 객체의 prototype 프로퍼티

함수 객체만이 소유하는 prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 인스턴스의 프로토타입을 가리킨다.

prototype 프로퍼티는 생성자 함수가 생성할 객체(인스턴스)의 프로토타입을 가리킨다. 즉 non-constructor 인 화살표 함수와 ES6 메서드 축약 표현으로 정의한 메서드는 prototype 프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.

구분	소유	값	사용 주체	사용 목적
__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

 

프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

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

이 연결은 생성자 함수가 생성될 때, 즉 함수 객체가 생성될 때 이뤄진다.

 

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

리터럴 표기법에 의해 생성된 객체는 가상적인 생성자 함수를 갖는다.

프로토타입과 생성자 함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

리터럴 표기법	생성자 함수	프로토타입
객체 리터럴	Object	Object.prototype
함수 리터럴	Function	Function.prototype
배열 리터럴	Array	Array.prototype
정규 표현식 리터럴	RegExp	RegExp.prototype

 

프로토타입의 생성 시점

프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다.

 

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.

 

빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

빌트인 생성자 함수도 마찬가지로 빌트인 생성자 함수가 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다.

생성된 프로토타입은 빌트인 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩된다.

객체가 생성되기 이전에 생성자 함수와 프로토타입은 이미 객체화되어 존재한다.

이후 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면 프로토타입은 생성된 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당된다.

이로써 생성된 객체는 프로토타입을 상속받는다.

 

객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

객체 생성 방법

• 객체 리터럴
• Object 생성자 함수
• 생성자 함수
• Object.create 메서드
• 클래스(ES6)

생성 방법에는 차이가 있지만 추상 연산 OrdinaryObjectCreate 에 의해 생성된다는 공통점이 있다.

추상 연산 OrdinaryObjectCreate는 필수적으로 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달 받는다.

그리고 자신이 생성할 객체에 추가할 프로퍼티 목록을 옵션으로 전달할 수 있다.

빈 객체를 생성한 후, 객체에 추가할 프로퍼티 목록이 인수로 전달된 경우 프로퍼티를 객체에 추가한다.

그리고 인수로 전달받은 프로토타입을 자신이 생성한 객체의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 할당한 다음, 생성한 객체를 반환한다.

즉, 프로토타입은 추상 연산에 전달되는 인수에 의해 결정된다.

 

객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입과 Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

공통점으로는 둘의 프로토타입은 Object.prototype이라는 점이다.

차이점은 프로퍼티를 추가하는 방식에 있다.

객체 리터럴 방식은 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만 Object 생성자 함수 방식은 일단 빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가해야한다.

 

생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

생성자 함수에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어 있는 객체다.