14장

14장 전역 변수의 문제점

전역 변수의 무분별한 사용은 위험하다!

14.1 변수의 생명 주기

14.1.1 지역 변수의 생명 주기

변수는 자신이 선언에 의해 생성되고 할당을 통해 값을 갖는다. 그리고 언젠가 소멸한다. 즉, 생성되고 소멸되는 생명 주기가 있다.

왜? 변수에 생명 주기가 없다면 한번 선언된 변수는 프로그램을 종료하지 않는 한 영원히 메모리 공간을 점유하니 낭비가 되니까.

변수는 자신이 선언된 위치에서 생성되고 소멸한다. 전역 변수의 생명 주기는 애플리케이션의 생명 주기와 같다. 이와 대조적으로, 함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 호출되면 생성되고 함수가 종료하면 소멸한다.

function foo() {
  var x = 'local'; // 지역 변수 x는 foo 함수가 호출되기 전까지는 생성 XX
  console.log(x); // local
  return x;
}
 
foo();
console.log(x); // ReferenceError: x is not defined
 

지역 변수 x는 foo 함수가 호출되기 이전까지는 생성되지 않는다. foo 함수를 호출하지 않으면 함수 내부의 변수 선언문이 실행되지 않기 때문이다.

앞서, 변수 선언은 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되는 시점인 런타임에 실행되는 것이 아니라 런타임 이전 단계에서 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다.

근데 사실 엄밀히 말하자면 위 설명은 전역 변수에 한정된 것이다. 함수 내부에서 선언된 변수는 함수가 호출된 후 함수 몸체의 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다.

위 예제의 foo 함수를 호출하면 함수 몸체의 다른 문들이 순차적으로 실행되기 이전에 x 변수의 선언문이 자바스크립트 엔진에 의해 가장 먼저 실행되어 x 변수가 선언되고 undefined로 초기화된다. 그 후, 함수 몸체를 구성하는 문들이 순차적으로 실행되기 시작하고 변수 할당량이 실행되어 x 변수에 값이 할당된다.

함수가 종료하면 x 변수도 소멸되어 생명 주기가 종료된다. 함수 내부에서 선언된 지역 변수 x는 foo 함수가 호출되어 실행되는 동안에만 유효하다. 즉, 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 일치한다.

함수 몸체 내부에서 선언된 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 대부분 일치하지만 지역 변수가 함수보다 오래 생존하는 경우도 있다.

변수는 하나의 값을 저장하기 위해 확보한 메모리 공간 자체 또는 그 메모리 공간을 식별하기 위해 붙인 이름이다. 따라서 변수의 생명 주기는 메모리 공간이 확보된 시점부터 메모리 공간이 해제되어 가용 메모리 풀(memory pool)에 반환되는 시점까지를 말한다.

함수 내부에서 선언된 변수는 함수가 생성한 스코프에 등록된다. 함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이라고 부르는 물리적인 실체가 있다. 따라서 변수는 자신이 등록된 스코프가 소멸(메모리 해제)될 때까지 생존한다. 할당된 메모리 공간은 더 이상 그 누구도 참조하고 있지 않을 때에 가비지 콜렉터에 의해 메모리 풀에 반환된다. 즉, 누군가가 메모리 공간을 참조하고 있으면 해제되지 않고 확보된 상태로 남아있게 된다. 이는 스코프도 마찬가지다. 누군가가 스코프를 참조하고 있으면 스코프는 소멸하지 않고 생존하게 된다.

호이스팅과 지역 변수 유효 범위

일반적으로 함수가 종료하면 함수가 생성한 스코프는 소멸한다. 하지만 누군가가 스코프를 참조하고 있다면 스코프는 해제되지 않고 생존하게 된다.

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

14.1.2 전역 변수의 생명 주기

함수와 달리 전역 코드는 명시적인 함수 호출 없이 로드되자마자 곧바로 실행된다. ---> 전역 코드는 함수 호출과 같이 코드 몸체를 실행하는 특별한 진입점이 X 코드가 로드되자마자 해석하고 실행O.

• 함수는 함수 몸체의 마지막 문 또는 반환문이 실행되면 종료된다. 하지만 전역 코드는 반환문을 사용할 수 없으므로 마지막 문이 실행되어 더 이상 실행할 문이 없을 때 종료된다.

var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다. 즉, 전역 변수의 생명 주기가 전역 객체의 생명 주기와 일치한다.

14.2 전역 변수의 문제점

전역 객체

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

• 전역 객체는 클라이언트 사이드 환경(브라우저)에서는 window, 서버 사이드 환경(Node.js)에서는 global 객체를 의미하며, 환경에 따라 전역 객체를 가리키는 다양한 식별자(window, self, this, frames, global)가 존재했었다.
  • but, ES11(ECMAScript 11)에서 globalThis로 통일되었다.

브라우저 환경에서 전역 객체는 window이므로 var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체 window의 프로퍼티가 되고, ** 전역 객체 window는 웹페이지를 닫기 전까지 유효하므로, var 키워드로 선언한 전역 변수는 웹페이지를 닫을 때까지 유효함.

—> 즉, var 키워드로 선언한 전역 변수의 생명 주기는 전역 객체의 생명 주기와 일치한다.

암묵적 결합

전역 변수를 선언한 의도는 전역, 즉 코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수를 사용하겠다는 것에 있다.

따라서 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 **암묵적 결합(implicit coupling)**을 허용하므로, 변수의 유효 범위가 클수록 코드의 가독성이 나빠지고 의도치 않게 상태가 변경될 수 있는 위험성도 높아진다.

긴 생명 주기

전역 변수는 생명 주기가 기본적으로 길다. 따라서 메모리 리소스를 오랜 기간 소비하고, 전역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간도 길고 가능성이 많다는 위험이 있다.

더욱이 var 키워드는 변수의 중복 선언을 허용하므로 생명 주기가 긴 전역 변수는 변수 이름이 중복될 가능성이 있다.

변수 이름이 중복되면 의도치 않은 재할당이 이뤄진다.

스코프 체인 상에 종점에 존재

전역 변수는 스코프 체인 상에 종점에 존재한다.

이는 변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다는 뜻이므로, 즉, **전역 변수의 검색 속도가 느리다.

네임스페이스 오염

자바스크립트의 가장 큰 문제점 중 하나는 파일이 분리되어도 하나의 전역 스코프를 공유한다는 것이다.

따라서 다른 파일 내에서 동일한 이름으로 명명된 전역 변수나 전역 함수가 같은 스코프 내에 존재할 경우 예상치 못한 결과를 가져올 수 있다.

14.3 전역 변수의 사용을 억제하는 방법

이런 이유들 때문에 전역 변수의 무분별한 사용은 위험하다.
전역 변수를 반드시 사용해야 할 이유를 찾지 못한다면 지역 변수를 사용해야 한다. 변수의 스코프는 좁을수록 좋다. 전역 변수를 절대 사용하지 말라는 의미는 아니지만, 남발은 적어도 하지 말아야한다. 전역 변수 사용을 억제하는 방법의 예시는 아래와 같다.

14.3.1 즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 호출되는 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출되고, 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다.

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

• 이 방법을 사용하면 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리에서 자주 사용된다고 함.

14.3.2 네임스페이스 객체

전역에 네임스페이스(namespace) 역할을 담당할 객체를 생성하고 전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법이다.

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

네임스페이스 객체에 또 다른 네임스페이스 객체를 프로퍼티로 추가해서 네임스페이스를 계층적으로 구성할 수도 있다.

var MYAPP = {}; // 전역 네임스페이스 객체
MYAPP.person = {
name: 'Lee',
address: 'Seoul'
};
console.log(MYAPP.person.name); // Lee
 

• 네임스페이스를 분리해서 식별자 충돌을 방지하는 효과는 있으나 네임스페이스 객체 자체가 전역 변수에 할당되므로 그 유용해 보이지는 않는다고 함.

14.3.3 모듈 패턴 (Module Pattern)

모듈 패턴은 클래스를 모방하며 관련된 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다.

모듈 패턴은 자바스크립트의 강력한 기능인 클로저를 기반으로 동작하고, 모듈 패턴은 전역 변수의 억제는 물론 캡슐화까지 구현할 수 있다는 것에 의의가 있다.

캡슐화는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다.

캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉이라고 한다.

대부분의 객체지향 프로그래밍 언어는 클래스를 구성하는 멤버에 대해 public, private, protected 등의 접근 제한자를 사용해 공개 범위를 한정할 수 있으나, 자바스크립트는 public, private, protected 등의 접근 제한자가 없다.

모듈 패턴은 전역 네임스페이스의 오염을 막는 기능은 물론 제한적이지만 정보 은닉을 구현하기 위해 사용된다.

var Counter = (function () {
  // private 변수
  var num = 0;
// 외부로 공개할 데이터나 메서드를 프로퍼티로 추가한 객체를 반환한다.
return {
increase() {
return ++num;
},
decrease() {
return --num;
}
};
}()); // 즉시 실행 함수
// 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 반환한다. 이 객체에는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담아 반환하고, 이때 반환되는 객체의 프로퍼티는 외부에 노출되는 퍼블릭 멤버다.

• 외부에 노출하고 싶지 않은 변수나 함수는 반환하는 객체에 포함시키지 않으면 접근할 수 없는 프라이빗 멤버가 된다.

14.3.4 ES6 모듈

ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공하기에, 전역변수를 사용할 수 없다.

• 따라서 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 더는 전역 변수가 아니며 window 객체의 프로퍼티도 X

모던 브라우저(Chrome 61, FF 60, SF 10.1, Edge 16 이상)에서는 ES6 모듈을 사용할 수 있다. script 태그에 type="module" 어트리뷰트를 추가하면 로드된 자바스크립트 파일은 모듈로서 동작한다. 모듈의 파일 확장자는 .mjs이 권장된다.

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

• ES6 모듈은 IE를 포함한 구형 브라우저에서는 동작하지 않으며, 브라우저의 ES6 모듈 기능을 사용하더라도 트랜스파일링이나 번들링이 필요하기 때문에 아직까지는 브라우저가 지원하는 ES6 모듈 기능보다는 Webpack 등의 모듈 번들러를 사용함.