WeakMap

WeakMap 은 키/값 쌍의 모음으로, 키는 반드시 객체 또는 등록되지 않은 심볼이며 값은 임의의 JavaScript 타입입니다. WeakMap은 키에 대한 강력한 참조를 생성하지 않으므로, 객체가 WeakMap의 키에 포함되더라도 가비지 컬렉션의 대상이 됩니다. 키 객체가 가비지 컬렉터에 의해 정리된 후에는, 다른 곳에 강력한 참조가 존재하지 않는 한, 키에 연결됐던 값 또한 가비지 컬렉션 대상이 됩니다. WeakMap의 키로 사용할 수 있는 유일한 원시 값은 심볼, 정확히는 등록되지 않은 심볼인데, 등록되지 않은 심볼은 고유함이 보장되며 다시 생성할 수 없기 때문입니다.

WeakMap을 사용하면 값이 키를 참조하더라도 키 객체의 가비지 컬렉션을 방지하지 않는 방식으로 데이터를 객체에 연결할 수 있습니다. 그러나 WeakMap은 키의 활성 상태를 관찰하는 것을 허용하지 않으며, 이는 WeakMap의 키를 열거할 수 없는 이유입니다. 만약 WeakMap이 키 목록을 얻을 수 있는 어떤 메서드를 제공했다면, 그 목록은 가비지 컬렉션 상태에 따라 달라질 것이므로 비결정성이 발생합니다. 키 목록이 필요하면 WeakMap 대신 Map을 사용해야 합니다.

키 기반 컬렉션 안내서의 WeakMap 객체 구획에서 WeakMap에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.

설명

WeakMap의 키는 반드시 가비지 컬렉션 가능해야 합니다. 대부분의 원시 값은 임의로 생성될 수 있고 생명 주기가 따로 없으므로 키로 사용할 수 없습니다. 객체와 등록되지 않은 심볼은 가비지 컬렉션 대상이므로 키로 사용할 수 있습니다.

왜 WeakMap인가?

JavaScript의 맵 API는 4개의 API 메서드와 이들이 공유하는 두 개의 배열(키용 하나, 값용 하나)으로도 구현하려면 구현할 수 있습니다. 이 맵에 요소를 추가하면 키와 값을 동시에 각 배열의 끝으로 넣는 작업을 수행할 것입니다. 결과적으로, 키와 값이 두 배열 각각에서 같은 인덱스에 위치하게 됩니다. 맵에서 값을 가져오려면 키 배열을 순회하면서 일치하는 항목을 찾고, 이 항목의 인덱스로 값 배열에서 값을 가져올 것입니다.

이 구현에는 두 가지 큰 불편함이 있습니다.

  1. 값의 설정과 검색이 O(n)(n은 맵 키의 수)입니다. 두 작업 모두 일치하는 값을 찾기 위해 키 목록을 순회해야 하기 때문입니다.
  2. 메모리 누수입니다. 배열은 각 키와 각 값에 대한 참조가 무기한 유지되도록 보장하기 때문인데, 이 때문에 다른 곳에서 객체를 참조하지 않더라도 키가 가비지 컬렉션 대상이 되지 못합니다. 값도 마찬가지입니다.

반면, WeakMap에서 키 객체는 가비지 컬렉션 되지 않는 한 자신의 값을 강력하게 참조하고, 그 후에는 약하게 참조합니다. 따라서 WeakMap은 다음과 같습니다.

  • 가비지 컬렉션을 방지하지 않으므로 키 객체에 대한 참조가 결국 사라집니다.
  • 키 객체가 WeakMap 밖의 다른 곳에서 참조되지 않으면 그 값의 가비지 컬렉션도 허용합니다.

WeakMap은 가비지 컬렉션 되지 않아야만 유용한 키에 정보를 매핑할 때 특히 유용한 구조입니다.

그러나 WeakMap은 키의 활성 상태를 관찰하는 것을 허용하지 않으므로 키를 열거할 수 없습니다. 키 목록을 얻을 수 있는 방법은 존재하지 않습니다. 그런 방법이 존재했다면, 키 목록은 가비지 컬렉션 상태에 따라 달라질 것이므로 비결정성이 발생합니다. 키 목록이 필요하면 Map을 사용해야 합니다.

생성자

WeakMap() (en-US)

새로운 WeakMap 객체를 생성합니다.

인스턴스 속성

이 속성들은 WeakMap.prototype에 정의되며 모든 WeakMap 인스턴스가 공유합니다.

WeakMap.prototype.constructor

인스턴스 객체를 생성했던 생성자 함수입니다. WeakMap 인스턴스에서의 초기 값은 WeakMap (en-US) 생성자입니다.

WeakMap.prototype[@@toStringTag]

@@toStringTag (en-US) 속성의 초기 값은 문자열 "WeakMap"입니다. 이 속성은 Object.prototype.toString()에서 사용합니다.

인스턴스 메서드

WeakMap.prototype.delete()

key에 연결된 값을 제거합니다. 이후 WeakMap.prototype.has(key)는 false를 반환할 것입니다.

WeakMap.prototype.get()

key에 연결된 값을 반환합니다. 값이 없으면 undefined를 반환합니다.

WeakMap.prototype.has()

key에 연결된 값이 WeakMap 객체에 존재하는지 나타내는 불리언 값을 반환합니다.

WeakMap.prototype.set()

WeakMap 객체의 key에 value를 연결합니다. WeakMap 객체를 반환합니다.

예제

WeakMap 사용하기

js

const wm1 = new WeakMap();
const wm2 = new WeakMap();
const wm3 = new WeakMap();
const o1 = {};
const o2 = function () {};
const o3 = window;

wm1.set(o1, 37);
wm1.set(o2, "azerty");
wm2.set(o1, o2); // 값은 함수와 객체를 포함해 아무거나 가능
wm2.set(o3, undefined);
wm2.set(wm1, wm2); // 키는 아무 객체나 가능. 다른 WeakMap도 가능합니다!

wm1.get(o2); // "azerty"
wm2.get(o2); // undefined, wm2에는 o2에 연결된 값이 없음
wm2.get(o3); // undefined, o3에 undefined를 연결함

wm1.has(o2); // true
wm2.has(o2); // false
wm2.has(o3); // true (값이 undefined지만)

wm3.set(o1, 37);
wm3.get(o1); // 37

wm1.has(o1); // true
wm1.delete(o1);
wm1.has(o1); // false

WeakMap과 유사하지만 .clear() 메서드를 가진 클래스 구현

js

class ClearableWeakMap {
  #wm;
  constructor(init) {
    this.#wm = new WeakMap(init);
  }
  clear() {
    this.#wm = new WeakMap();
  }
  delete(k) {
    return this.#wm.delete(k);
  }
  get(k) {
    return this.#wm.get(k);
  }
  has(k) {
    return this.#wm.has(k);
  }
  set(k, v) {
    this.#wm.set(k, v);
    return this;
  }
}

비공개 멤버 흉내내기

WeakMap을 사용하면 비공개 데이터를 객체에 연결할 수 있고, 다음과 같은 이점을 누릴 수 있습니다.

  • Map과 비교했을 때, WeakMap은 키로 사용되는 객체에 대한 강력한 참조를 보유하지 않으므로 객체와 그 메타데이터가 동일한 수명을 공유하고, 따라서 메모리 누수를 방지할 수 있습니다.
  • 열거할 수 없는 속성이나 Symbol 속성을 사용하는 것과 비교했을 때, WeakMap은 객체 외부에 존재하므로 Object.getOwnPropertySymbols 등 리플렉션 메서드를 사용하더라도 사용자 코드에서는 메타데이터를 가져올 수 없습니다.
  • 클로저와 비교했을 때, 하나의 WeakMap을 생성자에서 생성한 모든 인스턴스에 재사용할 수 있으므로 메모리 효율성이 더 높고, 같은 클래스의 다른 인스턴스가 서로의 비공개 멤버를 읽을 수 있습니다.

js

let Thing;

{
  const privateScope = new WeakMap();
  let counter = 0;

  Thing = function () {
    this.someProperty = "foo";

    privateScope.set(this, {
      hidden: ++counter,
    });
  };

  Thing.prototype.showPublic = function () {
    return this.someProperty;
  };

  Thing.prototype.showPrivate = function () {
    return privateScope.get(this).hidden;
  };
}

console.log(typeof privateScope);
// "undefined"

const thing = new Thing();

console.log(thing);
// Thing {someProperty: "foo"}

thing.showPublic();
// "foo"

thing.showPrivate();
// 1

위 코드는 비공개 필드를 사용하는 아래 예제와 동일하다고 볼 수 있습니다.

js

class Thing {
  static #counter = 0;
  #hidden;
  constructor() {
    this.someProperty = "foo";
    this.#hidden = ++Thing.#counter;
  }
  showPublic() {
    return this.someProperty;
  }
  showPrivate() {
    return this.#hidden;
  }
}

console.log(thing);
// Thing {someProperty: "foo"}

thing.showPublic();
// "foo"

thing.showPrivate();
// 1

메타데이터 연결하기

WeakMap을 사용하면 객체의 생명 주기에 영향을 주지 않고도 메타데이터를 연결할 수 있습니다. 비공개 멤버 예제하고도 굉장히 비슷한데, 비공개 멤버 또한 프로토타입 상속에 참여하지 않는 외부 메타데이터로 설계됐기 때문입니다.

하지만 이 방법은 이미 생성된 객체들을 대상으로도 확장할 수 있습니다. 예를 들어 웹에서는, DOM 요소에 추가 데이터를 연결했다가 나중에 접근하고 싶은 경우가 생길 수 있습니다. 흔히 쓰이는 방법은 데이터를 요소의 속성으로 붙이는 것입니다.

js

const buttons = document.querySelectorAll(".button");
buttons.forEach((button) => {
  button.clicked = false;
  button.addEventListener("click", () => {
    button.clicked = true;
    const currentButtons = [...document.querySelectorAll(".button")];
    if (currentButtons.every((button) => button.clicked)) {
      console.log("모든 버튼을 클릭했습니다!");
    }
  });
});

위 방법도 동작하지만, 몇 가지 문제가 있습니다.

  • clicked 속성이 열거 가능하므로 Object.keys(button), for...in 반복문 등에 노출됩니다. Object.defineProperty()를 사용하면 대응할 수 있지만, 대신 코드가 더 시끄러워집니다.
  • clicked 속성은 일반 문자열 속성이므로 다른 코드에서 접근하거나 덮어쓸 수 있습니다. Symbol 키를 사용해 대응할 수 있지만, 그래도 Object.getOwnPropertySymbols()로 접근할 수 있습니다.

WeakMap을 사용하면 모두 고칠 수 있습니다.

js

const buttons = document.querySelectorAll(".button");
const clicked = new WeakMap();
buttons.forEach((button) => {
  clicked.set(button, false);
  button.addEventListener("click", () => {
    clicked.set(button, true);
    const currentButtons = [...document.querySelectorAll(".button")];
    if (currentButtons.every((button) => clicked.get(button))) {
      console.log("모든 버튼을 클릭했습니다!");
    }
  });
});

여기서는 clicked에 접근할 수 있는 코드만 각 버튼의 클릭 상태를 알 수 있으므로 외부 코드는 이 상태를 바꿀 수 없습니다. 또한 버튼이 DOM에서 제거되면 연관됐던 메타데이터도 가비지 컬렉터가 자동으로 정리합니다.

캐싱

함수에 전달했던 매개변수와 그 함수의 결과를 연관지으면, 같은 매개변수를 다시 받았을 때 함수를 다시 실행하지 않고 캐시된 결과를 반환할 수 있습니다. 이 방법은 함수가 순수(외부 객체를 조작하거나, 기타 관측 가능한 부작용을 유발하지 않음)할 때 유용합니다.

js

const cache = new WeakMap();
function handleObjectValues(obj) {
  if (cache.has(obj)) {
    return cache.get(obj);
  }
  const result = Object.values(obj).map(heavyComputation);
  cache.set(obj, result);
  return result;
}

하지만 함수가 한 객체를 받을 때만 사용할 수 있다는 점을 주의해야 합니다. 또한 입력했던 객체를 함수에 다시 전달할 일이 영원히 없다고 해도, 결과는 캐시에 계속 남아있게 됩니다. 더 효율적인 방법은 Map과 WeakRef (en-US) 객체를 사용해서, 임의 타입의 입력 값을 그에 대응하는 (아마도 매우 큰) 계산 결과와 연관짓는 것입니다. 자세한 내용은 WeakRef와 FinalizationRegistry 예제를 참고하세요.

명세서

Specification
ECMAScript Language Specification
# sec-weakmap-objects

브라우저 호환성

BCD tables only load in the browser

같이 보기