[33-js-concepts] 14. 팩토리와 클래스 (Factories and Classes)

자바스크립트는 프로토타입 기반(prototype-based) 객체지향 언어다. 비록 다른 객체지향 언어들과의 차이점에 대한 논쟁이 있긴 하지만, 자바스크립트는 강력한 객체지향 프로그래밍 능력을 지니고 있다.

프로토타입 기반 프로그래밍은 클래스가 필요없는(class-free) 객체지향 프로그래밍 스타일로 프로토타입 체인과 클로저 등으로 객체 지향 언어의 상속, 캡슐화(정보 은닉) 등의 개념을 구현할 수 있다.

 

ES5에서는 생성자 함수와 프로토타입, 클로저를 사용하여 객체 지향 프로그래밍을 구현하였다.

var Person  = (function () {

  // Constructor
  function Person(name) {
    this._name  = name;
  }

  // public method
  Person.prototype.sayHi  = function () {
    console.log('Hi! '  + this._name);
  };

  // return constructor
  return Person;
}());

var me  = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! Lee.

console.log(me instanceof Person); // true

 

 

하지만 클래스 기반 언어에 익숙한 프로그래머들은 프로토타입 기반 프로그래밍 방식이 혼란스러울 수 있으며 자바스크립트를 어렵게 느끼게하는 하나의 장벽처럼 인식되었다.

ES6의 클래스는 기존 프로토타입 기반 객체지향 프로그래밍보다 클래스 기반 언어에 익숙한 프로그래머가 보다 빠르게 학습할 수 있는 단순명료한 새로운 문법을 제시하고 있다.

그렇다고 ES6의 클래스가 기존의 프로토타입 기반 객체지향 모델을 폐지하고 새로운 객체지향 모델을 제공하는 것은 아니다. 사실 클래스도 함수이며 기존 프로토타입 기반 패턴의 문법적으로 편의를 제공(문법적 설탕)하는 것이라고 볼 수 있다.

다만, 클래스와 생성자 함수가 정확히 동일하게 동작하지는 않는다. 클래스가 보다 엄격하다. 따라서 클래스를 프로토타입 기반 패턴의 문법적 설탕이라고 인정하지 않는 견해도 일리가 있다.

1.클래스 정의

class Person {

  // constructor(생성자)
  constructor(name) {
    this._name  = name;
  }

  sayHi() {
    console.log(`Hi ! ${this._name}`);
  }
}

// 인스턴스 생성
const me  = new Person('Lee');
me.sayHi(); // Hi! Lee

console.log(me instanceof Person); // true

 

클래스는 클래스 선언문 이전에 참조할 수 없다.

console.log(Foo);

// ReferenceError: Cannot access 'Foo' before initialization

class Foo {}

 

하지만 호이스팅이 발생하지 않는 것은 아니다.

클래스는 var 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅되지 않고 let, const 키워드로 선언한 변수처럼 호이스팅된다. 

const Foo  = '';

{
  // 호이스팅이 발생하지 않는다면 ''가 출력되어야 한다.
  console.log(Foo);
  // ReferenceError: Cannot access 'Foo' before initialization
  class Foo {}
}

 

 

클래스 선언문도 변수 선언, 함수 정의와 마찬가지로 호이스팅이 발생한다. 호이스팅은 var, let, const, function, function*, class 키워드를 사용한 모든 선언문에 적용된다.

다시 말해, 선언문을 통해 모든 식별자(변수, 함수, 클래스 등)는 호이스팅된다. 모든 선언문은 런타임 이전에 먼저 실행되기 때문이다.

일반적이지는 않지만, 표현식으로도 클래스를 정의할 수 있다. 함수와 마찬가지로 클래스는 이름을 가질 수도 갖지 않을 수도 있다.

이때 클래스가 할당된 변수를 사용해 클래스를 생성하지 않고 기명 클래스의 클래스 이름을 사용해 클래스를 생성하면 에러가 발생한다.

이는 함수와 마찬가지로 클래스 표현식에서 사용한 클래스 이름은 외부 코드에서 접근 불가능하기 때문이다. 

// 클래스명 MyClass는 함수 표현식과 동일하게 클래스 몸체 내부에서만 유효한 식별자이다.

const Foo  = class MyClass {};

const foo  = new Foo();
console.log(foo);  // MyClass {}

new MyClass(); // ReferenceError: MyClass is not defined

2.인스턴스 생성

 

마치 생성자 함수와 같이 new 연산자와 함께 클래스 이름을 호출하면 클래스의 인스턴스가 생성된다.

class Foo {}

const foo  = new Foo();

 

위 코드에서 new 연산자와 함께 호출한 Foo는 클래스의 이름이 아니라 constructor(생성자)이다.

표현식이 아닌 선언식으로 정의한 클래스의 이름은 constructor와 동일하다. constructor에 대해서는 나중에 살펴보자.

// Foo는 사실 생성자 함수(constructor)이다.

console.log(Object.getPrototypeOf(foo).constructor  = = = Foo); // true

 

new 연산자를 사용하지 않고 constructor를 호출하면 타입 에러(TypeError)가 발생한다. constructor는 new 연산자 없이 호출할 수 없다.

class Foo {}

const foo  = Foo(); // TypeError: Class constructor Foo cannot be invoked without 'new'

 

 

3.constructor

constructor는 인스턴스를 생성하고 클래스 필드를 초기화하기 위한 특수한 메소드이다.

클래스 필드란......클래스 내부의 캡슐화된 변수를 말한다. 데이터 멤버 또는 멤버 변수라고도 부른다. 클래스 필드는 인스턴스의 프로퍼티 또는 정적 프로퍼티가 될 수 있다. 쉽게 말해, 자바스크립트의 생성자 함수에서 this에 추가한 프로퍼티를 클래스 기반 객체지향 언어에서는 클래스 필드라고 부른다.

// 클래스 선언문

class Person {
  // constructor(생성자). 이름을 바꿀 수 없다.
  constructor(name) {
    // this는 클래스가 생성할 인스턴스를 가리킨다.
    // _name은 클래스 필드이다.
    this._name  = name;
  }
}

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

 

constructor는 클래스 내에 한 개만 존재할 수 있으며 만약 클래스가 2개 이상의 constructor를 포함하면 문법 에러(SyntaxError)가 발생한다.

인스턴스를 생성할 때 new 연산자와 함께 호출한 것이 바로 constructor이며 constructor의 파라미터에 전달한 값은 클래스 필드에 할당한다.

constructor는 생략할 수 있다.

constructor를 생략하면 클래스에 constructor() {}를 포함한 것과 동일하게 동작한다.즉, 빈 객체를 생성한다.

따라서 인스턴스에 프로퍼티를 추가하려면 인스턴스를 생성한 이후, 프로퍼티를 동적으로 추가해야 한다.

class Foo { }


const foo  = new Foo();
console.log(foo); // Foo {}

// 프로퍼티 동적 할당 및 초기화
foo.num  = 1;
console.log(foo); // Foo { num: 1 }

 

 

constructor는 인스턴스의 생성과 동시에 클래스 필드의 생성과 초기화를 실행한다. 따라서 클래스 필드를 초기화해야 한다면 constructor를 생략해서는 안된다.

class Foo {

  // constructor는 인스턴스의 생성과 동시에 클래스 필드의 생성과 초기화를 실행한다.
  constructor(num) {
    this.num  = num;
  }
}

const foo  = new Foo(1);

console.log(foo); // Foo { num: 1 }

 

4.클래스 필드

클래스 몸체(class body)에는 메소드만 선언할 수 있다. 클래스 바디에 클래스 필드(멤버 변수)를 선언하면 문법 에러(SyntaxError)가 발생한다.

class Foo {

  name  = ' '; // SyntaxError

  constructor() {}
}

 

 

위 예제를 최신 브라우저(Chrome 72 이상) 또는 최신 Node.js(버전 12 이상)에서 실행하면 정상 동작한다.

이는 2019년 5월 현재 클래스 몸체에서 직접 인스턴스 필드를 선언하고 private 인스턴스 필드를 선언할 수 있는 프로포절의 필드 정의법를 최신 브라우저와 최신 Node.js가 구현했기 때문이다.

 

클래스 필드의 선언과 초기화는 반드시 constructor 내부에서 실시한다.

class Foo {

  constructor(name  = '') {
    this.name  = name; // 클래스 필드의 선언과 초기화
  }
}
const foo  = new Foo('Lee');
console.log(foo); // Foo { name: 'Lee' }

 

constructor 내부에서 선언한 클래스 필드는 클래스가 생성할 인스턴스를 가리키는 this에 바인딩한다. 이로써 클래스 필드는 클래스가 생성할 인스턴스의 프로퍼티가 되며, 클래스의 인스턴스를 통해 클래스 외부에서 언제나 참조할 수 있다. 즉, 언제나 public이다.

ES6의 클래스는 다른 객체지향 언어처럼 private, public, protected 키워드와 같은 접근 제한자(access modifier)를 지원하지 않는다.

 

5.getter, setter

getter는 클래스 필드에 접근할 때마다 클래스 필드의 값을 조작하는 행위가 필요할 때 사용한다.

getter는 메소드 이름 앞에 get 키워드를 사용해 정의한다.

이때 메소드 이름은 클래스 필드 이름처럼 사용된다.

다시 말해 getter는 호출하는 것이 아니라 프로퍼티처럼 참조하는 형식으로 사용하며 참조 시에 메소드가 호출된다.

getter는 이름 그대로 무언가를 취득할 때 사용하므로 반드시 무언가를 반환해야 한다. 사용 방법은 아래와 같다.

class Foo {

  constructor(arr  = []) {
    this._arr  = arr;
  }

  // getter: get 키워드 뒤에 오는 메소드 이름 firstElem은 클래스 필드 이름처럼 사용된다.
  get firstElem() {
    // getter는 반드시 무언가를 반환해야 한다.
    return this._arr.length ? this._arr[0] : null;
  }
}

const foo  = new Foo([1, 2]);
// 필드 firstElem에 접근하면 getter가 호출된다.
console.log(foo.firstElem); // 1

 

 

setter는 클래스 필드에 값을 할당할 때마다 클래스 필드의 값을 조작하는 행위가 필요할 때 사용한다.

setter는 메소드 이름 앞에 set 키워드를 사용해 정의한다.

이때 메소드 이름은 클래스 필드 이름처럼 사용된다.

다시 말해 setter는 호출하는 것이 아니라 프로퍼티처럼 값을 할당하는 형식으로 사용하며 할당 시에 메소드가 호출된다.

사용 방법은 아래와 같다.

class Foo {

  constructor(arr  = []) {
    this._arr  = arr;
  }

  // getter: get 키워드 뒤에 오는 메소드 이름 firstElem은 클래스 필드 이름처럼 사용된다.
  get firstElem() {
    // getter는 반드시 무언가를 반환하여야 한다.
    return this._arr.length ? this._arr[0] : null;
  }

  // setter: set 키워드 뒤에 오는 메소드 이름 firstElem은 클래스 필드 이름처럼 사용된다.
  set firstElem(elem) {
    // ...this._arr은 this._arr를 개별 요소로 분리한다
    this._arr  = [elem, ...this._arr];
  }
}

const foo  = new Foo([1, 2]);

// 클래스 필드 lastElem에 값을 할당하면 setter가 호출된다.
foo.firstElem  = 100;

console.log(foo.firstElem); // 100

 

 

getter와 setter는 클래스에서 새롭게 도입된 기능이 아니다. getter와 setter는 접근자 프로퍼티(accessor property)이다.

// _arr은 데이터 프로퍼티이다.

console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(foo, '_arr'));
// {value: Array(2), writable: true, enumerable: true, configurable: true}

// firstElem은 접근자 프로퍼티이다. 접근자 프로퍼티는 프로토타입의 프로퍼티이다.
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(Foo.prototype, 'firstElem'));
// {get: ƒ, set: ƒ, enumerable: false, configurable: true}

 

6.정적 메소드

 

클래스의 정적(static) 메소드를 정의할 때 static 키워드를 사용한다. 정적 메소드는 클래스의 인스턴스가 아닌 클래스 이름으로 호출한다. 따라서 클래스의 인스턴스를 생성하지 않아도 호출할 수 있다.

class Foo {

  constructor(prop) {
    this.prop  = prop;
  }

  static staticMethod() {
    /*
    정적 메소드는 this를 사용할 수 없다.
    정적 메소드 내부에서 this는 클래스의 인스턴스가 아닌 클래스 자신을 가리킨다.
    */
    return 'staticMethod';
  }

  prototypeMethod() {
    return this.prop;
  }
}

// 정적 메소드는 클래스 이름으로 호출한다.
console.log(Foo.staticMethod());

const foo  = new Foo(123);
// 정적 메소드는 인스턴스로 호출할 수 없다.
console.log(foo.staticMethod()); // Uncaught TypeError: foo.staticMethod is not a function

 

 

클래스의 정적 메소드는 인스턴스로 호출할 수 없다. 이것은 정적 메소드는 this를 사용할 수 없다는 것을 의미한다. 일반 메소드 내부에서 this는 클래스의 인스턴스를 가리키며, 메소드 내부에서 this를 사용한다는 것은 클래스의 인스턴스의 생성을 전제로 하는 것이다.

정적 메소드는 클래스 이름으로 호출하기 때문에 클래스의 인스턴스를 생성하지 않아도 사용할 수 있다.

단, 정적 메소드는 this를 사용할 수 없다. 달리 말하면 메소드 내부에서 this를 사용할 필요가 없는 메소드는 정적 메소드로 만들 수 있다. 정적 메소드는 Math 객체의 메소드처럼 애플리케이션 전역에서 사용할 유틸리티(utility) 함수를 생성할 때 주로 사용한다.

 

7.클래스 상속

클래스 상속(Class Inheritance)은 코드 재사용 관점에서 매우 유용하다. 새롭게 정의할 클래스가 기존에 있는 클래스와 매우 유사하다면, 상속을 통해 그대로 사용하되 다른 점만 구현하면 된다. 코드 재사용은 개발 비용을 현저히 줄일 수 있는 잠재력이 있으므로 매우 중요하다.

extends 키워드

extends 키워드는 부모 클래스(base class)를 상속받는 자식 클래스(sub class)를 정의할 때 사용한다. 부모 클래스 Circle을 상속받는 자식 클래스 Cylinder를 정의해 보자

// 부모 클래스

class Circle {
  constructor(radius) {
    this.radius  = radius; // 반지름
  }

  // 원의 지름
  getDiameter() {
    return 2  * this.radius;
  }

  // 원의 둘레
  getPerimeter() {
    return 2  * Math.PI  * this.radius;
  }

  // 원의 넓이
  getArea() {
    return Math.PI  * Math.pow(this.radius, 2);
  }
}

// 자식 클래스
class Cylinder extends Circle {
  constructor(radius, height) {
    super(radius);
    this.height  = height;
  }

  // 원통의 넓이: 부모 클래스의 getArea 메소드를 오버라이딩하였다.
  getArea() {
    // (원통의 높이 * 원의 둘레) + (2 * 원의 넓이)
    return (this.height  * super.getPerimeter())  + (2  * super.getArea());
  }

  // 원통의 부피
  getVolume() {
    return super.getArea()  * this.height;
  }
}

// 반지름이 2, 높이가 10인 원통
const cylinder  = new Cylinder(2, 10);

// 원의 지름
console.log(cylinder.getDiameter());  // 4
// 원의 둘레
console.log(cylinder.getPerimeter()); // 12.566370614359172
// 원통의 넓이
console.log(cylinder.getArea());      // 150.79644737231007
// 원통의 부피
console.log(cylinder.getVolume());    // 125.66370614359172

// cylinder는 Cylinder 클래스의 인스턴스이다.
console.log(cylinder instanceof Cylinder); // true
// cylinder는 Circle 클래스의 인스턴스이다.
console.log(cylinder instanceof Circle);   // true

 

 

 super 키워드

super 키워드는 부모 클래스를 참조(Reference)할 때 또는 부모 클래스의 constructor를 호출할 때 사용한다.

위 “extends 키워드”의 예제를 보면 super가 메소드로 사용될 때, 그리고 객체로 사용될 때 다르게 동작하는 것을 알 수 있다. 다시 한번 예제를 살펴보자.

// 부모 클래스

class Circle {
...
}

class Cylinder extends Circle {
  constructor(radius, height) {
    // ① super 메소드는 부모 클래스의 constructor를 호출하면서 인수를 전달한다.
    super(radius);
    this.height  = height;
  }

  // 원통의 넓이: 부모 클래스의 getArea 메소드를 오버라이딩하였다.
  getArea() {
    // (원통의 높이 * 원의 둘레) + (2 * 원의 넓이)
    // ② super 키워드는 부모 클래스(Base Class)에 대한 참조
    return (this.height  * super.getPerimeter())  + (2  * super.getArea());
  }

  // 원통의 부피
  getVolume() {
    // ② super 키워드는 부모 클래스(Base Class)에 대한 참조
    return super.getArea()  * this.height;
  }
}

// 반지름이 2, 높이가 10인 원통
const cylinder  = new Cylinder(2, 10);

 

① super 메소드는 자식 class의 constructor 내부에서 부모 클래스의 constructor(super-constructor)를 호출한다. 즉, 부모 클래스의 인스턴스를 생성한다. 자식 클래스의 constructor에서 super()를 호출하지 않으면 this에 대한 참조 에러(ReferenceError)가 발생한다.

class Parent {}


class Child extends Parent {
  // ReferenceError: Must call super constructor in derived class before accessing 'this' or returning from derived constructor
  constructor() {}
}

const child  = new Child();

 

이것은 super 메소드를 호출하기 이전에는 this를 참조할 수 없음을 의미한다.

② super 키워드는 부모 클래스(Base Class)에 대한 참조이다. 부모 클래스의 필드 또는 메소드를 참조하기 위해 사용한다.

 

 

팩토리 메서드

function Factory() {

    this.createEmployee  = function createElement(type) {
      let employee;
  
      if (type  = = = 'fulltime') {
        employee  = new FullTime();
      } else if (type  = = = 'parttime') {
        employee  = new PartTime();
      } else if (type  = = = 'manager') {
        employee  = new Manager();
      } else {
        throw new Error(`${type} does not exist.`);
      }
  
      employee.type  = type;
      employee.earn  = function () {
        console.log('I\'m %s. I get %f dollar per hour', this.type, this.money);
      };
  
      return employee;
    };
  }
  
  function FullTime() {
    this.money  = 10;
  }
  
  function PartTime() {
    this.money  = 5;
  }
  
  function Manager() {
    this.money  = 20;
  }
  
  const factory  = new Factory();
  
  const e1  = factory.createEmployee('fulltime');
  const e2  = factory.createEmployee('parttime');
  const e3  = factory.createEmployee('manager');
  
  e1.earn(); // I'm fulltime. I get 10 dollar per hour
  e2.earn(); // I'm parttime. I get 5 dollar per hour
  e3.earn(); // I'm manager. I get 20 dollar per hour

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