[Javascript] 14장 전역 변수의 문제점 (deep dive)

전역 변수의 무분별한 사용은 위험하다. 전역 변수를 반드시 사용해야 할 이유를 찾지 못한다면 지역 변수를 사용해야 한다. 이번 장에서는 전역 변수의 문제점과 전역 변수의 사용을 억제할 수 있는 방법을 살펴보자.

 

변수의 생명 주기

변수는 선언에 의해 생성되고 할당을 통해 값을 갖는다. 그리고 언젠가 소멸한다. 변수는 생물과 유사하게 생성되고 소멸되는 생명 주기가 있다.

 

1. 지역 변수의 생명 주기

함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 호출되면 생성되고 함수가 종료하면 소멸한다.  일반적으로 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명주기와 일치한다.

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

foo();
console.log(x); // ReferenceError: x is not defined

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 풀에 반환되는 시점까지다. 함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 생성한 스코프에 등록된다. 함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이라 부르는 물리적인 실체가 있다. 따라서 변수는 자신이 등록된 스코프가 소멸될 때 까지 유효하다. 누군가가 메모리 공간을 참조하고 있으면 해제되지 않고 확보된 상태로 남아 있게 된다. 이는 스코프도 마찬가지다. 누군가 스코프를 참조하고 있으면 스코프는 소멸하지 않고 생존하게 된다. 이에 대해서는 24장 클로저에서 더 자세히 살펴볼 것이다.

 

var x = 'global';

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

foo();
console.log(x); // global

위의 예제에서 foo함수 몸체를 보면 x의 출력값이 undefined가 나온 것을 볼 수있다.  지역 스코프 내에서 변수의 호이스팅이 동작한 것이다. 호이스팅은 스코프를 단위로 동작한다. 지역 변수의 호이스팅은 지역 변수의 선언이 지역 스코프의 선두로 끌어 올려진 것처럼 동작한다. 따라서 지역 변수는 함수 전체에서 유효하다.

 

2. 전역 변수의 생명 주기

함수와 달리 전역 코드는 명시적인 호출 없이 실행된다. 전역 코드는 함수 호출과 같이 특별한 진입점이 없고 코드가 로드되자마자 곧바로 해석되고 실행된다. 전역 코드는 반환문을 사용할 수 없으므로 마지막 문이 실행되어 더 이상 실행할 문이 없을 때 종료한다.

var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다. 이는 전역 변수의 생명 주기가 전역 객체의 생명 주기와 일치한다는 의미이다.  예를 들어 브라우저 환경에서 전역 객체는 window이므로 브라우저 환경에서 var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체 window의 프로퍼티다. 전역 객체 window는 웹페이지를 닫기 전까지 유효하다. 따라서 브라우저 환경에서 var 키워드로 선연한 전역 변수는 웹페이지를 닫을 때까지 유효하다.

 

전역 변수의 문제점

전역 변수를 선언한 의도는 전역, 즉 코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수를 사용하겠다는 것이다. 이는 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합을 허용하는 것이다. 변수의 유효 범위가 크면 클수록 코드의 가독성은 나빠지고 의도치 않게 상태가 변경될 수 있는 위험성도 높아진다.

 

전역 변수는 생명 주기가 길다. 따라서 메모리 리소스도 오랜 기간 소비한다. 또한 전역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간도 길고 기회도 많다. 더욱이 var 키워드는 변수의 중복 선언을 허용하므로 생명 주기가 긴 전역 변수는 변수 이름이 중복될 가능성이 있고 이로 인해 의도치 않은 재할당이 이루어질 수 있다.

 

전역 변수는 스코프 체인 상에서 종점에 존재한다. 이는 변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다는 것을 의미한다. 즉, 전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다. 검색 속도의 차이는 그다지 크지 않지만 속도의 차이는 분명히 있다.

 

자바스크립트의 가장 큰 문제점 중 하나는 파일이 분리되어 있다 해도 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.

 

전역 변수의 사용을 억제하는 방법

전역 변수의 무분별한 사용은 위험하다. 전역 변수를 반드시 사용해야 할 이유를 찾지 못한다면 지역 변수를 사용해야 한다. 변수의 스코프는 좁을수록 좋다. 절대 사용하지 말라는 것이 아닌 무분별한 전역 변수의 남발은 억제해야 한다는 것이다. 전역 변수의 사용을 억제할 수 있는 몇 가지 방법을 살펴보자.

 

1. 즉시 실행 함수

함수 정의와 동시에 호출되는 즉시 실행 함수는 단 한 번만 호출된다. 모든 코드를 즉시 실행 함수로 감싸면 모든 변수는 즉시 실행 함수의 지역 변수가 된다. 이러한 특성을 이용해 전역 변수의 사용을 제한하는 방법이다.

(function () {
    var foo = 10; // 즉시 실행 함수의 지역 변수
    // ...
}());

console.log(foo); // ReferenceError: foo is not defined

 

2. 네임스페이스 객체

전역에 네임스페이스 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);

네임스페이스를 분리해서 식별자 충돌을 방지하는 효과는 있으나 네임스페이스 객체 자체가 전역 변수에 할당되므로 그다지 유용해 보이지는 않는다 라고 책에 쓰여있다. 그럼 알고만 있고 사용하진 말자.

 

3. 모듈 패턴

모듈 패턴은 클래스를 모방해서 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다. 모듈 패턴은 자바스크립트의 강력한 기능인 클로저를 기반으로 동작한다. 모듈 패턴의 특징은 전역 변수의 억제는 물론 캡슐화까지 구현할 수 있다는 것이다.

모듈 패턴을 이해하려면 클로저를 먼저 이해해야 하므로 지금은 클로저라는 기능을 통해 전역 변수를 억제할 수 있다는 데 주목하고 24장에서 더 자세히 살펴보도록 하자.

 

캡슐화는 객체의 상태를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작인 메서드를 하나로 묶는 것을 말한다. 캡슐화는 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기로 하는데 이를 정보 은닉이라 한다.

 

대부분의 객체지향 프로그래밍 언어는 public, private, protected 등의 접근 제한자를 사용하지만 자바스크립트는 접근 제한자를 제공하지 않는다. 모듈 패턴은 전역 네임스페이스의 오염을 막는 기능은 물론 한정적이기는 하지만 정보 은닉을 구현하기 위해 사용한다.

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 반환한다. 이 객체에는 외부에 노출하고 싶은 변수나 함수를 담아 반환한다. 이때 반환되는 객체의 프로퍼티는 외부에 노출되는 퍼블릭 멤버다. 외부로 노출하고 싶지 않은 변수나 함수는 반환하는 객체에 추가하지 않으면 외부에서 접근할 수 없는 프라이빗 멤버가 된다. 이에 대해서는 24장 클로저에서 자세히 살펴본다. 그놈의 클로저 아주 중요한가보다 계속 등장한다!! 24장 딱기다려.

 

4. ES6 모듈

ES6 모듈을 사용하면 더는 전역 변수를 사용할 수 없다. ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다. 따라서 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 더는 전역 변수가 아니며 window 객체의 프로퍼티도 아니다.

 

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 mjs를 권장한다.

<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 ES6모듈 기능보다는 Webpack 등의 모듈 번들러를 사용하는 것이 일반적이다. 모듈과 Webpack 등의 모듈 번들러를 도입하는 방법에 대해서는 48장과 49장에서 살펴본다고 한다. 아직 무슨소린지 하나도 모르겠지만 일단 정리를 해본다.