Javascript에서는 객체를 상속하기 위하여 프로토타입이라는 방식을 사용합니다. 본 문서에서는 프로토타입 체인이 동작하는 방식을 설명하고 이미 존재하는 생성자에 메소드를 추가하기 위해 프로토타입 속성을 사용하는 법을 알아봅니다.

선수조건: 컴퓨터 기본지식, HTML과 CSS에 대한 기본적인 이해,자바스크립트에 어느 정도 익숙할 것 (see First steps and Building blocks).  OOJS 기초 지식 (see Introduction to objects).
학습목표: Javascript 객체 프로토타입을 이해하고 프로토타입 체인이 어떻게 동작하는지, 또 프로토타입 속성에 새 메소드를 추가하는 방법을 배웁니다.

 프로토타입 기반 언어?

JavaScript는 흔히 프로토타입 기반 언어(prototype-based language)라 불립니다.— 모든 객체들이 메소드와 속성들을 상속 받기 위한 템플릿으로써 프로토타입 객체(prototype object)를 가진다는 의미입니다. 프로토타입 객체도 또 다시 상위 프로토타입 객체로부터 메소드와 속성을 상속 받을 수도 있고 그 상위 프로토타입 객체도 마찬가지입니다. 이를 프로토타입 체인(prototype chain)이라 부르며 다른 객체에 정의된 메소드와 속성을 한 객체에서 사용할 수 있도록 하는 근간입니다.

정확히 말하자면 상속되는 속성과 메소드들은 각 객체가 아니라 객체의 생성자의 prototype이라는 속성에 정의되어 있습니다.

JavaScript에서는 객체 인스턴스와 프로토타입 간에 연결(많은 브라우저들이 생성자의 prototype 속성에서 파생된 __proto__ 속성으로 객체 인스턴스에 구현하고 있습니다.)이 구성되며 이 연결을 따라 프로토타입 체인을 타고 올라가며 속성과 메소드를 탐색합니다.

Note: 객체의 prototype(Object.getPrototypeOf(obj)함수 또는 deprecated 된 __proto__속성으로 접근 가능한)과 생성자의 prototype 속성의 차이를 인지하는 것이 중요합니다. 전자는 개별 객체의 속성이며 후자는 생성자의 속성입니다. 이 말은 Object.getPrototypeOf(new Foobar())의 반환값이 Foobar.prototype과 동일한 객체라는 의미입니다.

자세히 알기 위해 예제를 하나 봅시다.

프로토타입 객체 이해하기

Person() 생성자를 작성했던 예제 코드로 되돌아가 봅시다. — 브라우저로 예제 코드를 불러 오시구요. 이전 페이지에서 작업했던 예제 코드를 날려버렸다면 oojs-class-further-exercises.html 페이지를 방문해 주세요. (source code도 보시구요).

이 예제에서 생성자 함수를 정의했었습니다:

function Person(first, last, age, gender, interests) {
  
  // 속성과 메소드 정의
  this.first = first;
  this.last = last;
//...
}

그리고 인스턴스도 하나 만들었구요:

var person1 = new Person('Bob', 'Smith', 32, 'male', ['music', 'skiing']);

Javascript 콘솔에서 "person1."을 치게 되면 브라우저는 아래처럼 해당 객체의 멤버 이름을 자동 완성 팝업으로 보여줄 것입니다:

위에서 person1의 프로토타입 객체인 Person()에 정의된 멤버들 — name, age, gender, interests, bio, greeting을 볼 수 있습니다. 또한 — watch, valueOf처럼 Person()의 프로토타입 객체인 Object에 정의된 다른 멤버들도 보실 수 있습니다. 이는 프로토타입 체인이 동작한다는 증거입니다.

그럼 실제로는 Object에 정의되어 있는 메소드를 person1에서 호출하면 어떻게 될까요?
아래 처럼 말이죠:

person1.valueOf()

이 메소드는 호출된 객체의 값을 단순 반환합니다. — 직접 실행해 보세요! 이때 일어나는 일은 아래와 같습니다:

  • 브라우저는 우선 person1 객체가 valueOf() 메소드를 가지고 있는지 체크합니다.
  • 없으므로 person1의 프로토타입 객체(Person() 생성자의 프로토타입)에 valueOf() 메소드가 있는지 체크합니다.
  • 여전히 없으므로 Person() 생성자의 프로토타입 객체의 프로토타입 객체(Object() 생성자의 프로토타입)가 valueOf() 메소드를 가지고 있는지 체크합니다. 여기에 있으니 호출하며 끝납니다!

Note: 프로토타입 체인에서 한 객체의 메소드와 속성들이 다른 객체로 복사되는 것이 아님을 재차 언급합니다. — 위에서 보시다 시피 체인을 타고 올라가며 접근할 뿐입니다.

Note: 특정 객체의 프로토타입 객체에 바로 접근하는 공식적인 방법은 없습니다. — Javascript 언어 표준 스펙에서[[prototype]]으로 표현되는 프로토타입 객체에 대한 "링크"는 내부 속성으로 정의되어 있습니다. (ECMAScript 참조). 하지만 많은 수의 모던 브라우저들이  __proto__ (앞뒤로 언더바 2개씩) 속성을 통해 특정 객체의 프로토타입 객체에 접근할 수 있도록 구현하였습니다. 예를 들자면 person1.__proto__ 또는 person1.__proto__.__proto__ 코드로 체인이 어떻게 구성되어 있는지 확인해 보세요!

ECMAScript 2015부터는 Object.getPrototypeOf(obj) 함수를 통해 객체의 프로토타입 객체에 바로 접근할 수 있게 되었습니다..

프로토타입 속성: 상속 받은 멤버들이 정의된 곳

그럼 상속 받은 속성과 메소드들은 어디에 정의되어 있을까요? Object 레퍼런스 페이지에 가시면 좌측에 수 많은 속성과 메소드들이 나열되어 있는 것을 볼 수 있습니다. — 위 스크린샷에서 person1가 상속받은 멤버들보다 훨씬 많죠. 일부는 상속 되었지만 나머지는 아닙니다. — 왜일까요?

정답은 상속 받는 멤버들은 prototype 속성(sub-namespace라고도 하죠)에 정의되어 있기 때문입니다. — Object.로 시작하는게 아니라, Object.prototype.로 시작하는 것들이죠. prototype 속성도 하나의 객체이며 프로토타입 체인을 통해 상속하고자 하는 속성과 메소드를 담아두는 버킷으로 주로 사용되는 객체입니다.

So Object.prototype.watch(), Object.prototype.valueOf()등등은, 생성자를 통해 새로 생성되는 인스턴스는 물론 Object.prototype을 상속 받는 객체라면 어떤 객체에서든지 접근할 수 있습니다.

Object.is(), Object.keys()등 prototype 버킷에 정의되지 않은 멤버들은 상속되지 않습니다. 이 것들은 Object() 생성자에서만 사용할 수 있는 멤버들이죠.

Note: 척 보기엔 이상합니다. — 함수에 불과한 생성자에 멤버를 정의한다니요? 함수 역시 객체의 하나입니다 — 못 미더우시면 Function() 생성자 레퍼런스 페이지를 확인해 보세요.

  1. prototype 속성을 직접 확인해 볼 수 있습니다. — 예제로 돌아가서 Javascript console에 아래 코드를 타이핑 해 보세요:
    Person.prototype
  2. 출력되는 것이 별로 많지 않을 겁니다 — 아직 이 커스텀 생성자 프로토타입에 아무것도 정의하지 않았거든요! 기본적으로 생성자의 프로토타입은 비어있습니다. 이번에는 아래 코드를 실행해 봅시다:
    Object.prototype

위의 예제에서 확인했듯이 Object를 상속받은 객체에서 사용 가능한 수 많은 메소드들이 Objectprototype 속성에 정의되어 있음을 알 수 있습니다.

Javascript 전반에 걸쳐 프로토타입 체인 상속이 어떻게 구성되어 있는지 확인할 수 있습니다 — 전역 객체인 String, Date, NumberArray의 프로토타입에 정의된 메소드와 속성들을 체크해 보세요. 이 프로토타입 객체들에는 이미 많은 수의 메소드가 정의되어 있으며 이는 아래처럼 문자열 객체를 생성 했을 때:

var myString = 'This is my string.';

myString 인스턴스가 생성되는 즉시 split(), indexOf(), replace()등의 문자열을 위한 유용한 메소드들을 사용할 수 있는 이유입니다.

Important: prototype 속성은 Javascript에서 가장 헷갈리는 명칭중 하나입니다. — 보통 this가 현재 객체의 프로토타입 객체를 가리킬 것이라 오해하지만 그렇지 않죠. (프로토타입 객체는 __proto__ 속성으로 접근 가능한 내장 객체인 것 기억 하시나요?). 대신에 prototype 속성은 상속 시키려는 멤버들이 정의된 객체를 가리킵니다.

create() 다시보기

이전에 새 인스턴스를 생성하기 위해서 Object.create() 메소드를 사용하는 법을 알아 보았습니다.

  1. 예를 들어서 이전 예제에서 아래 코드를 Javascript console에서 실행했었다면:
    var person2 = Object.create(person1);
  2. create() 메소드가 실제로 하는 일은 주어진 객체를 프로토타입 객체로 삼아 새로운 객체를 생성합니다. 여기서 person2는 person1을 프로토타입 객체로 삼습니다. 아래 코드를 실행하여 이를 확인할 수 있습니다:
    person2.__proto__

콘솔 상에는 person1이 출력됩니다.

생성자 속성

모든 생성자 함수는 constructor 속성을 지닌 객체를 프로토타입 객체로 가지고 있습니다. 이 constructor 속성은 원본 생성자 함수 자신을 가리키고 있습니다. 다음 장에서 볼 수 있듯이 Person.prototype 속성(또는 위 절에서 언급된 아무 생성자 함수의 prototype 속성)에 정의된 속성들은 Person() 생성자로 생성된 모든 인스턴스에서 사용할 수 있습니다. 그러므로 person1과 person2에서도 constructor 속성에 접근할 수 있습니다.

  1. 예를 들어 아래 코드를 콘솔에서 실행해 보세요:
    person1.constructor
    person2.constructor

    두 구문 모두 Person() 생성자 함수를 반환할 것입니다.

    constructor 속성에 괄호를 붙이고 실행하여(인자가 필요하면 전달하구요) 새 인스턴스를 생성하는 트릭이 있습니다. 어쨌든 생성자도 함수의 일종이므로 괄호를 붙이면 실행할 수 있습니다; new 키워드를 통해 실행하면 함수를 인스턴스를 생성하기 위한 생성자로 사용할 수 있죠.

  2. 아래 코드를 실행해 보세요:
    var person3 = new person1.constructor('Karen', 'Stephenson', 26, 'female', ['playing drums', 'mountain climbing']);
  3. 새로 생성된 객체를 테스트 해보세요, 아래처럼요:
    person3.name.first
    person3.age
    person3.bio()

잘 동작함을 알 수 있습니다. 이런 방식을 자주 사용할 필요는 없지만 실행 도중 명시적인 생성자 함수를 예측할 수 없는 상황에서 인스턴스를 생성해야 하거나 하는 경우 유용하게 사용할 수 있는 방법입니다.

constructor 속성은 여러 사용법이 있습니다. 예를 들어 인스턴스의 생성자 이름이 필요한 경우 아래의 코드로 알아낼 수 있습니다:

instanceName.constructor.name

아래 코드도 시험해 보세요:

person1.constructor.name

Note: constructor.name 는 변경이 가능하므로(상속이나 바인딩, 전처리, 트랜스파일러 등에 의해) 복잡한 로직에 적용하기 위해서는 instanceof 연산자를 사용하세요.

프로토타입 수정하기

생성자의 prototype 속성을 수정하는 법에 대해 알아봅시다(프로토타입에 메소드를 추가하면 해당 생성자로 생성된 모든 객체에서 사용 가능합니다).

  1. oojs-class-further-exercises.html 예제로 돌아가서 source code를 다운 받으세요. 기존 코드에 아래 샘플 코드를 추가하여 prototype 속성에 새 메소드를 추가하세요:
    Person.prototype.farewell = function() {
      alert(this.name.first + ' has left the building. Bye for now!');
    };
  2. 저장한 코드를 브라우저로 실행하고 콘솔에서 아래 코드를 실행해 보세요.
    person1.farewell();

생성자에서 지정했던 person의 name이 alert 창으로 출력되는 것을 확인할 수 있습니다. 매우 유용한 기능이지만 중요한 점은 prototype에 새 메소드를 추가하는 순간 동일한 생성자로 생성된 모든 객체에서 추가된 메소드를 바로 사용할 수 있다는 점입니다.

잠시 정리해 봅시다. 예제에서는 생성자를 정의하고, 객체를 생성하였으며, 그 이후에 프로토타입에 새 메소드를 추가하였습니다:

function Person(first, last, age, gender, interests) {

  // 속성과 메소드 정의

}

var person1 = new Person('Tammi', 'Smith', 32, 'neutral', ['music', 'skiing', 'kickboxing']);

Person.prototype.farewell = function() {
  alert(this.name.first + ' has left the building. Bye for now!');
};

그런데도 person1에서 바로 farewell() 메소드를 사용할 수 있습니다 - 자동으로 업데이트 되기 때문이죠(역주:원문은 이런 뉘앙스입니다만 실제로는 프로토타입 객체는 모든 인스턴스에서 공유하기 때문에 정의하는 즉시 별도의 갱신 과정 없이 접근이 가능합니다).

Note: 코드가 잘 동작하지 않는다면 oojs-class-prototype.html 코드를 참조하세요 (running live 페이지도 보시구요).

prototype에 속성을 정의하는 경우는 별로 본 적이 없을겁니다. 왜냐면 별로 좋은 방법이 아니거든요. 속성을 추가할 때 아래와 같이 할 수 있습니다:

Person.prototype.fullName = 'Bob Smith';

사람들이 항상 밥 스미스로 부르지 않을 수 있으니 별로 좋은 방법 같지는 않아 보입니다. fullnamename.firstname.last로 나누어 보죠:

Person.prototype.fullName = this.name.first + ' ' + this.name.last;

이 경우 this는 함수 범위가 아닌 전역 범위를 가리키므로 코드가 의도대로 동작하지 않습니다. 이대로 실행해도 undefined undefined만 볼 수 있죠. 윗 절에서 프로토타입에 정의한 메소드 내에서는 정상적으로 동작하는데 이는 코드가 함수 범위 내에 있으며 객체의 멤버 함수로써 동작하기에 객체 범위로 전환되었기 때문입니다. 따라서 프로토타입에 상수(한 번 할당하면 변하지 않는 값)를 정의하는 것은 가능하지만 일반적으로 생성자에서 정의하는 것이 낫습니다.

사실 일반적인 방식으로는 속성은 생성자에서, 메소드는 프로토타입에서 정의합니다. 생성자에는 속성에 대한 정의만 있으며 메소드는 별도의 블럭으로 구분할 수 있으니 코드를 읽기가 훨씬 쉬워집니다. 아래처럼요:

// 생성자에서 속성 정의

function Test(a, b, c, d) {
  // 속성 정의
}

// 첫 메소드 정의

Test.prototype.x = function() { ... };

// 두번째 메소드 정의

Test.prototype.y = function() { ... };

// 그 외.

이런 패턴은 Piotr Zalewa의 school plan app 예제 코드에서 볼 수 있습니다.

요약

이 글에서는 객체 프로토타입에 대한 설명과 프로토타입 체인을 통해 다른 객체를 상속하는 방법, 프로토타입 속성과 생성자에 새 메소드를 추가하는 방법과 그와 관련된 지식을 다루고 있습니다.

다음 글에서는 직접 만든 객체간의 상속을 구현하는 방법에 대해 알아봅시다.

 

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