19. 프로토타입

- 자바스크립트는 명령형, 함수형, 프로토타입 기반, 객체지향을 지원하는 멀티 패러다임 프로그래밍 언어이다.

- 자바스크립트는 프로토타입 기반의 객체지향 프로그래밍 언어이다.

  *클래스

  -> ES6에서  클래스가 도입되었지만 기존 프로토타입 기반 객체지향 모델을 폐기하는것은 아니다.

  -> 클래스도 함수이며 프로토타입 기반의 Syntatic sugar라고 볼 수 있다. (사람이 쉽게 이해하고 쓸 수 있게 만들어진 문법)

  -> 생성자 함수와는 작동하는 방식이 동일하지 않기 때문에 새로운 객체 생성 메커니즘으로 보는것이 더욱 합당하다.

 

1. 객체지향 프로그래밍

- 명령형 프로그래밍의 절차지향적 관점에서 벗어나 여러개의 독립적 단위, 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그래밍 패러다임을 의미한다.

- 실체는 특징이나 성질을 나타내는 속성(attribute/property)를 가지고 있고, 이를 통해 실체를 인식하거나 구별한다.

- 여러 속성중에 우리가 필요한 속성만 간추려내 표현하는것을 추상화라고 한다.

- 속성을 통해 여러개의 값을 하나의 단위로 구성한 복합적인 자료구조를 객체라 하며, 독ㅊ립적인 객체의 집합으로 프로그램을 표현하려는 프로그램 패러다임이 객체지향 프로그래밍이다.

- 상태를 나타내는 데이터와 상태 데이터를 조작할 수 있는 동작을 하나의 단위로 묶어 생각한다.

- 객체의 상태 데이터를 프로퍼티, 동작을 메서드라고 부른다.

 

2. 상속과 프로토타입

- 상속은 어떤 객체의 프로퍼티 또는 메서드를 다른 객체가 상속받아 그대로 사용할 수 있는것을 의미한다.

- 자바스크립트는 프로토타입을 기반으로 상속을 구현해 중복을 제거한다.

- 생성자 함수를 이용해 만든 인스턴스는 동일한 메서드가 중복생성된다. 이를 방지하기위해 프로토타입 기반으로 상속을 구현해 공통된 메서드는 중복을 제거한다.

function Circle(radius){
	this.radius = radius;
}

Circle.prototype.getArea = function(){ //Circle객체의 prototype에 getArea함수를 추가
	return Math.PI * this.radius ** 2;
};

const circle1 = new Circle(1);
const circle2 = new Circle(2);

console.log(circle1.getArea === circle2.getArea); // true

3. 프로토타입 객체

- 어떤 객체의 상위(부모) 객체의 역할을 하는 객체로서 다른 객체에 공유 프로퍼티를 제공한다.

- 프로토타입을 상속받은 하위(자식) 객체는 상위 객체의 프로퍼티를 공유받아 자유롭게 사용할 수 있다.

- 모든 객체는 [[Prototype]]이라는 내부 슬롯을 가지며, 이 내부 슬롯의 값은 프로토타입의 참조이다.

- [[Prototype]]에 저장되는 프로토타입은 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

- 객체가 생성될때 생성 방식에 따라 프로토타입이 결정되고 [[Prototype]]에 저장된다.

- 모든 객체는 하나의 프로토타입을 갖는다.

 

  3.1 __proto__ 접근자 프로퍼티

• 모든 객체는 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 자신의 [[Prototype]] 내부 슬롯에 간접적으로 접근할 수 있다.  

    __proto__는 접근자 프로퍼티다.

    - 내부슬롯은 프로퍼티가 아니다.

    - 내부슬롯에는 직접적으로 접근하거나 호출할 수 없고, 일부 내부슬롯과 내부 메서드에 한해 간접적으로 접근할 수단을 제공한다.

    - [[Prototype]] 내부슬롯에도 직접 접근할 수 없으며 __proto__접근자 프로퍼티를 통해 간접적으로 내부슬롯의 프로토타입에 접근할      수 있다.

    - 접근자 프로퍼티는 자체적으로 값을 갖지 않고 다른 데이터 프로퍼티의 값을 읽거나 저장할때 사용하는 [[Get]] [[Set]]프로퍼티 어트      리뷰트로 구성된 프로퍼티이다.

    - __proto__접근자 프로퍼티를 통해 새로운 프로토타입을 할당하면 __proto__접근자 프로퍼티의 setter함수가 호출된다.

 

    __proto__접근자 프로퍼티는 상속을 통해 사용된다.

    - 접근자 프로퍼티는 객체가 직접 소유하는 프로퍼티가 아니라 Object.prototype의 프로퍼티이다.

    - 모든 객체는 상속을 통해 Object.prototype.__proto__접근자 프로퍼티를 사용할 수 있다.

    * Object.prototype

    -> 모든 객체는 프로토타입의 계층 구조인 프로토타입 체인에 묶여 있다.

    -> 자바스크립트 엔진은 객체의 프로퍼티에 접근하려고 할 때 해당 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 __proto__접근자 프로퍼티가 가리키는 참조를 따라 자신의 부모역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.

    -> 프로토타입체인의 최상위 객체는 Object.prototype이다..

 

    __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하는 이유

    - [[Prototype]] 내부 슬롯의 값 (프로토타입) 에 접근하기 위해 접근자 프로퍼티를 사용하는 이유는 상호 참조에 의해 프로토타입 체인이 생성되는것을 방지하기 위해서이다.

    - 프로토타입 체인은 단방향 링크드 리스트로 구현되어야 한다.

    - 아무런 체크 없이 프로토타입을 교체할 수 없도록 __proto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입에 접근하고 교체하도록 구현되어있다.

 

    __proto__ 접근자 프로퍼티를 코드 내에서 직접 사용하는 것은 권장하지 않는다.

    - 모든 객체가 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용할 수 있는 것은 아니기 때문에 권장하지 않는다.

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

    - 프로토타입을 교체하고 싶은 경우에는 Object.setPrototypeOf 메서드를 사용하는것을 권장한다.

   

const obj = {};
const parent = {x:1};

Object.getPrototypeOf(obj); // obj.__proto__;

Object.setPrototypeOf(obj.parent); // obj.__proto__ = parent;

  3.2 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.
• 생성자 함수로서 호출할 수 없는 (non-constructor) 화살표함수와 ES6메서드 축약표현으로 정의한 메서드는 prototype프로퍼티를 소유하지 않으며 프로토타입도 생성하지 않는다.
• 모든 객체가 가지고 있는 __proto___접근자 프로퍼티와 함수객체만이 가지고 있는 prototype 프로퍼티는 결국 동일한 프로토타입을 가리킨다. 하지만 프로퍼티를 사용하는 주체가 다르다.

구분	소유	값	사용주체	사용목적
__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

 

  3.3 프로토타입의 constructor 프로퍼티와 생성자 함수

• 모든 프로토타입은 constructor 프로퍼티를 갖는다.
• constructor 프로퍼티는 prototype 프로퍼티로 자신을 참조하고 있는 생성자 함수를 가리킨다.
• 이 연결은 생성자 함수가 생성될 때 이루어진다.

4. 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체의 생성자 함수와 프로토타입

- 생성자 함수에 의해 생성된 인스턴스는 프로토타입의 constructor 프로퍼티에 의해 생성자 함수와 연결된다.

- 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 프로토타입이 존재하지만, 프로토타입의 constructor프로퍼티가 가리키는 생성자 함수가 반드시 객체를 생성한 생성자 함수라고 할 수 없다.

- 객체 리터럴이 평가될 때는 추상연산 OrdinaryObjectCreate를 호출해 빈 객체를 생성하고 프로퍼티를 추가하도록 정의되어 있다

- 따라서 객체 리터럴에 생성된 객체는 Object생성자 함수가 생성한 객체가 아니다.

- 리터럴 표기법에 의해 생성된 객체도 가상적인 생성자 함수를 갖는다.

- 프로토타입은 생성자함수와 더불어 생성되며 prototype, constructor 프로퍼티에 의해 연결되어 있기 떄문이다.

- 프로토타입과 생성자함수는 단독으로 존재할 수 없고 언제나 쌍으로 존재한다.

 

5. 프로토타입의 생성 시점

- 프로토타입은 생성자 함수가 생성되는 시점에 더불어 생성된다.

- 생성자 함수는 사용자가 직접 정의한 사용자 정의 생성자 함수와, 자바스크립트가 기본 제공하는 빌트인 생성자 함수로 구분할 수 있다.

 

  5.1 사용자 정의 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

• 일반함수로 정의한 함수 객체는 new 연산자와 함께 생성자 함수로서 호출할 수 있다.
• 생성자 함수로서 호출할 수 없는 함수는 프로토타입이 생성되지 않는다.
• 함수 평가시점에 함수가 객체가 되면서 프로토타입도 같이 생성된다.
• 생성된 프로토타입은 생성자함수의 prototype프로퍼티에 바인딩된다.
• 생성된 프로토타입은 오직 constructor 프로퍼티만을 갖는 객체이다.
• 프로토타입도 객체이고 모든 객체는 프로토타입을 가지므로 프로토타입도 자신의 프로토타입을 갖는다.

  5.2 빌트인 생성자 함수와 프로토타입 생성 시점

• 빌트인 생성자 함수도 생성되는 시점에 프로토타입이 생성된다.
• 모든 빌트인 생성자 함수는 전역 객체가 생성되는 시점에 생성된다.
• 생성된 프로토타입은 빌트인 생성자 함수의 prototype프로퍼티에 바인딩된다.
• 생성자 함수 또는 리터럴 표기법으로 객체를 생성하면 프로토타입은 생성된 객체의 [[Prototpye]] 내부 슬롯에 할당된다.

6. 객체 생성 방식과 프로토타입의 결정

- 객체 생성방법: 객체 리터럴 / Object 생성자 함수 / 생성자 함수 / Object.create메서드 / 클래스

- 이런 모든 객체는 추상연산 OrdinaryObjectCreate에 의해 생성된다는 공통점이 있다.

- 추상 연산 OrdinaryObjectCreate는 자신이 생성할 객체의 프로토타입을 인수로 전달받는다. 

- 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 추상연산 OrdinaryObjectCreate에 전달되는 인수에 의해 결정된다.

- 이 인수는 객체가 생성되는 시점에 객체 생성 방식에 의해 결정된다.

 

  6.1 객체 리터럴에 의해 생성된 객체의 프로토타입

• 객체리터럴을 평가하여 생성할때 추상연산에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다.
• 즉 객체 리터럴에 의해 생성되는 객체의 프로토타입은 Object.prototype이다.

  6.2 Object 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

• Object생성자함수를 인수 없이 호출하면 빈 객체가 생성된다.
• 추상연산에 전달되는 프로토타입은 Object.prototype이다.
• 객체 리터럴와 Object 생성자 함수에 의한 객체 생성 방식의 차이는 프로퍼티를 추가하는 방식이다.
• 객체 리터럴 방식은 객체 리터럴 내부에 프로퍼티를 추가하지만, Object 생성자 함수 방식은 빈 객체를 생성한 이후 프로퍼티를 추가해야 한다.

  6.3 생성자 함수에 의해 생성된 객체의 프로토타입

•  new연산자와 함꼐 생성자 함수를 호출해 인스턴스를 생성하면 추상연산 OrdinaryObjectCreate가 호출된다.
• 추상연산에 전달되는 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티에 바인딩되어있는 객체다.
• Object.prototype은 다양한 빌트인 메서드를 가지고있찌만 사용자 정의 생성자 함수와 함꼐 생성된 프로토타입의 프로퍼티는 constructor뿐이다.
• 프로토타입은 객체이기때문에 프로퍼티를 추가해 자식객체가 상속받을 수 있게 된다.

7. 프로토타입 체인

- 생성자함수에 의해 생성된 객체는 prototype의 프로퍼티로 constructor만을 갖는다.

- prototype의 프로토타입은 언제나 Object.prototype이다.

- 프로토타입 체인으로 인해 생성자 함수에서도 Object.prototype을 사용할 수 있다.

 - 자바스크립트는 객체의 프로퍼티에 접근하려고 할떄 객체에 접근하려는 프로퍼티가 없다면 [[Prototype]] 내부 슬롯의 참조를 따라 자신의 부모 역할을 하는 프로토타입의 프로퍼티를 순차적으로 검색한다.

- 이를 프로토타입 체인이라 한다.

- 프로토타입 체인은 자바스크립트가 객체지향프로그래밍의 상속을 구현하는 메커니즘이다.

- 프로토타입 체인의 최상위에 위치하는 객체는 언제나 Object.prototype이다.

- Object.prototype의 프로토타입, 즉 [[Prototype]]의 내부 슬롯의 값은null이다.

- Object.prototype에서도 프로퍼티를 검색할 수 없는 경우 undefined를 반환한다. (에러를 발생시키지 않는다)

- 프로토타입 체인은 상속과 프로퍼티 검색을 위한 메커니즘이고, 스코프 체인은 식별자 검색을 위한 메커니즘이다.

 

8. 오버라이딩과 프로퍼티 섀도잉

const Person = (function(){
	
    function Person(name){
    	this.name=name;
    }
    
    Person.prototype.sayHello = function(){
    	console.log(`Hi my name is ${this.name}`);
    };
    
    return Person;
    
}());

const me = new Person('Lee');

me.sayHello = function(){
	console.log(`Hey! my name is ${this.name}`);
};

me.sayHello();

 

- 프로토타입이 소유한 프로퍼티를 프로토타입 프로퍼티, 인스턴스가 소유한 프로퍼티를 인스턴스 프로퍼티라고 한다.

- 프로토타입 프로퍼티와 같은 이름의 프로퍼티를 인스턴스에 추가하면, 프로토타입 체인을 따라 프로토타입 프로퍼티를 검색해 프로토타입 프로퍼티로 덮었느ㅡㄴ것이 아니라 인스턴스 프로퍼티로 추가한다.

- 이때 인스턴스메서드 sayHello는 프로토타입 메서드 sayHello를 오버라이딩 했고 프로토타입 메서드 sayHello는 가려진다.

- 이처럼 상속관계에 의해 프로퍼티가 가려지는 현상을 프로퍼티 섀도잉이라 한다.

- 프로퍼티 섀도잉이 일어났을때 프로토타입 프로퍼티를 변경 또는 삭제하는것은 불가능하다.

 

9. 프로토타입의 교체

  9.1 생성자 함수에 의한 프로토타입의 교체

• 프로토타입에 객체 리터럴을 할당하면 최초에 생기는 prototype객체가 새로만든 객체 리터럴로 교체된다
• 그래서 constructor메서드가 사라진다.

  9.2 인스턴스에 의한 프로토타입의 교체

• 프로토타입은 생성자 함수의 prototype 프로퍼티 뿐만 아니라 인스턴스의 __proto__ 접근자 프로퍼티 (또는 Object.getProtoTypeOf메서드 ) 를 통해 접근할 수 있다.
• 인스턴스의 __poroto__ 접근자 프로퍼티를 통해 프로토타입을 교체할 수 있다.
• 가급적 프로토타입은 직접 교체하지 않는 것이 좋다.

10. instanceof 연산자

- instanceof연산자는 이항연산자로 좌변에 식별자, 우변에 생성자함수를 가리키는 식별자를 피연산자로 받는다.

- 우변의 피연산자가 함수가 아닌 경우 TypeError를 발생시킨다.

- 우변의 생성자함수의 prototype에 바인딩된 객체가 좌변의 객체의 프로토타입 체인상에 존재하면 true로 평가되고, 그렇지 않은경우 false로 평가된다.

- instanceof연산자는 prototype의 cunstructor프로퍼티가 가리키는 생성자 함수를 찾는것이 아니라 생성자 함수의 prototype에 바인딩 된 객체가 프로토타입 체인상에 존재하는지 확인한다.

 

11. 직접 상속

  11.1 Object.create에 의한 직접 상속

• Object.create 메서드는 명시적으로 프로토타입을 지정해 새로운 객체를 생성한다.
• Object.create메서드도 추상연산 OrdinaryObjectCreate를 호출한다.
• Object.create 메서드의 첫번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로토타입으로 지정할 객체를 전달한다.
• 두번째 매개변수에는 생성할 객체의 프로퍼티 키와 프로퍼티 디스크립터 객체로 이루어진 객체를 전달한다.
• 객체를 생성하면서 직접적으로 상속을 구현할 수 있다.
• 장점
  • new 연산자 없이도 객체를 생성할 수 있다
  • 프로토타입을 지정하면서 객체를 생성할 수 있다
  • 객체 리터럴에 의해 생성된 객체도 상속받을 수 있다.
• ESLint에서는 Object.prototype의 빌트인 메서드를 객체가 직접 호출하는것을 권장하지 않는다.
• Object.prototype의 빌트인 메서드는 간접적으로 호출하는것이 좋다(call메서드를 이용)

  11.2 객체 리터럴 내부에서 __proto__에 의한 직접 상속

• ES6에서 객체 리터럴 내부에서 __proto__ 접근자 프로퍼티를 사용해 직접 상속을 구현할 수 있다.

12. 정적 프로퍼티/메서드

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

- 생성자 함수에 추가한 정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수로 참조/호출할 수 있다.

- 정적 프로퍼티/메서드는 생성자 함수가 생성한 인스턴스로 참조/호출될 수 없다.

- 만약 인스턴스/프로토타입 매서드 내에서 this를 사용하지 않는다면, 그  메서드는 정적 메서드로 변경할 수 있다.

- 프로토타입 프로퍼티/메서드를 표기할때 프로토타입을 #으로 표기하는 경우도 있다(Object.prototype.isPrototypeOf를 Object#isPrototypeOf로 표기)

 

13. 프로퍼티 존재 확인

  13.1 in연산자

• 객체 내에 특정 프로퍼티가 존재하는지 여부를 확인한다.
• key in object //존재하면 오브잭트 내에 key가 존재하면 true
• in연산자는 대상 객체의 프로퍼티 뿐만 아니라 모든 프로토타입 체인상의 키를 확인하므로 주의가 필요하다.
• in연산자 대신 ES6에서 도입된 Reflect.has 메서드를 사용해서도 가능하다.

  13.2 Object.prototype.hasOwnProperty 메서드

• 객체에 특정 프로퍼티가 존재하는지 확이낳ㄹ 수 있다.
• 인수로 전달받은 프로퍼티 키가 객체 고유의 프로퍼티 키인 경우에만 true를 반환한다.

14. 프로퍼티 열거

  14.1 for...in문

• 객체의 모든 프로퍼티를 순회하며 열거하려면 for ... in문을 사용한다.
• for ...in문은 객체의 프로퍼티 개수만큼 순회하며 변수선언문에서 선언한 변수에 프로퍼티 키를 할당한다.
• for ...in문은 in 연산자처럼 순회 대상 객체의 프로퍼티 뿐만 아니라 상속받은 프로토타입의 프로퍼티까지 열거한다.
• 하지만 프로퍼티 어트리뷰트의 [[Enumerable]]이 false로 정해진 프로퍼티들은 열거하지 않는다.
• 프로퍼티 키가 심벌인 프로퍼티도 열거하지 않는다.
• 상속받은 프로퍼티는 제외하고 객체 자신의 프로퍼티만 열거하려면 Object.prototype.hasoWnproperty메서드를 사용해 객체 자신의 프로퍼티인지 확인하는 작업이 필요하다.
• for ...in문은 프로퍼티를 열거할 때 순서를 보장하지 않지만 , 대부분의 브라우저들은 순서를 보장하고 숫자인 프로퍼티 키에 대해서는 정렬을 실시한다.
• 배열에서는 for ...in문을 사용하지 말고 for문이나 for ...of문 또는 Array.prototype.forEach메서드를 사용하기를 권장한다.

  14.2 Object.keys/ values/ entries메서드

• 객체 자신의 고유 프로퍼티만 열거하기 위해서는 for...in문보다 Object.keys/values/entries메서드를 사용하는 것을 궈장한다.
• Object.keys는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키를 배열로 반환한다.
• Object.values메서드는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 값을 배열호 반환한다.
• Object.entries는 객체 자신의 열거 가능한 프로퍼티 키와 값의 쌍의 배열을 배열에 담아 반환한다.