[JS] 모던 자바스크립트 Deep Dive - 14. 전역 변수의 문제점

변수의 생명 주기

• 변수는 선언에 의해 생성되고 할당을 통해 값을 가지며 언젠가 소멸한다.
• 변수는 생물과 유사하게 생성되고 소멸되는 생명 주기 (Life Cycle)가 있다.
• 변수에 생명 주기가 없다면 한번 선언된 변수는 프로그램을 종료하지 않는 한 영원히 메모리 공간을 점유하게 된다. 

 ✅ 지역 변수의 생명 주기

함수 내부에서 선언된 지역 변수는 함수가 호출되면 생성되고 함수가 종료하면 소멸한다. 

• 변수 호이스팅은 전역 변수에 한정하여 발생한다.
  • cf) 변수 호이스팅: 변수 선언은 선언문이 어디에 있든 상관 없이 가장 먼저 실행된다. 

1. 함수 내부에서 선언한 변수는 함수가 호출된 직후에 함수 몸체의 코드가 한 줄씩 순차적으로 실행되기 이전에 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행된다. 
2. 그렇게 선언된 변수는 undefined로 초기화된다.
3. 이후 함수 몸체를 구성하는 문들이 순차적으로 실행되기 시작하고 변수 할당문이 실행되면 x 변수에 값이 할당된다. 
4. 함수가 종료하면 x 변수도 소멸되어 생명 주기가 종료된다.

• 즉, 지역 변수의 생명 주기는 함수의 생명 주기와 일치한다. 
• 그러나 지역 변수가 함수보다 오래 생존하는 경우도 일부 있다. 
  • 변수의 생명 주기는 메모리 공간이 확보(Allocate)된 시점부터 메모리 공간이 해제 (Release)되어 가용 메모리 풀에 반환되는 시점까지다. 
  • 지역 변수는 함수가 생성한 스코프에 등록된다. 
  • 함수가 생성한 스코프는 렉시컬 환경이 있다. 
  • 따라서 변수는 자신이 등록된 스코프가 소멸(메모리 해제)될 때까지 유효하다. 
  • 할당된 메모리 공간은 더 이상 그 누구도 참조하지 않을 때 가비지 콜렉터에 의해 해제되어 가용 메모리 풀에 반환된다. 
  • 즉, 누군가 스코프를 참조하고 있을 경우 스코프는 소멸하지 않고 생존하게 된다. 
• 호이스팅은 스코프를 단위로 동작하기 때문에 지역 변수의 호이스팅은 지역 변수의 선언이 지역 스코프의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작한다. 
• 따라서 지역 변수는 함수 전체에서 유효하다.
• 🔥 호이스팅 : 변수 선언이 스코프의 선두로 끌어올려진 것처럼 동작하는 자바스크립트 고유의 특징 

 ✅ 전역 변수의 생명 주기

var 키워드로 선언한 전역 변수의 생명 주기는 전역 객체의 생명 주기와 일치한다. 

• 전역 코드는 전역 코드를 실행하는 특별한 진입점이 없고 코드가 로드되자마자 곧바로 해석되고 실행된다.
• 전역 코드에서는 반환문을 사용할 수 없으므로 마지막 문이 실행되어 더 이상 실행할 문이 없을 때 종료한다. 
• var 키워드로 선언한 전역 변수는 전역 객체의 프로퍼티가 된다. 

전역 객체 (Global Object)

전역 객체는 코드가 실행되기 이전 단계에 자바 스크립트 엔진에 의해 어떤 객체보다도 먼저 생성되는 특수한 객체이다. 클라이언트 사이드 환경(브라우저)에서는 window, 서버 사이드 환경(Node.js)에서는 global 객체를 의미한다. 환경에 따라 전역 객체를 가리키는 다양한 식별자가 존재했으나 ES11에서 globalThis로 통일되었다. 

• 이는 전역 변수의 생명 주기가 전역 객체의 생명 주기와 일치한다는 것을 의미한다. 

전역 변수의 문제점

✅ 암묵적 결합

• 전역 변수는 코드 어디서든 참조하고 할당할 수 있는 변수이다.
• 이는 모든 코드가 전역 변수를 참조하고 변경할 수 있는 암묵적 결합(Implicit Coupling)을 허용하는 것이다.
• 변수의 유효 범위가 크면 클수록 코드의 가독성은 나빠지고 의도치 않게 상태가 변경될 수 있는 위험성도 높아진다. 

✅ 긴 생명 주기

• 전역 변수는 생명주기가 길어 메모리 리소스도 오랜 기간 소비한다. 
• 전역 변수의 상태를 변경할 수 있는 시간 또한 길고 기회도 많다. 
• var 키워드는 변수의 중복 선언을 허용하므로 생명 주기가 긴 전역 변수는 변수 이름이 중복될 가능성이 있어 의도치 않은 재할당이 이루어질 가능성이 크다. 

✅ 스코프 체인 상에서 종점에 존재

• 전역 변수는 스코프 체인 상에서 종점에 존재한다.
• 따라서 변수를 검색할 때 전역 변수가 가장 마지막에 검색된다.
• 즉, 전역 변수의 검색 속도가 가장 느리다.  

✅ 네임스페이스 오염

• 자바스크립트에서는 파일이 분리되어 있다 해도 하나의 전역 스코프를 공유한다.
• 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 좁으면 좁을수록 좋다. 

1️⃣ 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. 
• 이 방법을 사용하면 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리 등에 자주 사용된다. 

(function () {
  var foo = 100; // 즉시 실행 함수의 지역 변수
  // ...
})();

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

2️⃣ 네임스페이스 객체

• 전역에 네임스페이스(Namespace)역할을 담당할 객체를 생성하고 전역 변수처럼 사용하고 싶은 변수를 프로퍼티로 추가하는 방법이다. 
• 네임스페이스 객체에 또 다른 네임스페이스 객체를 프로퍼티로 추가해서 네임스페이스를 계층적으로 구성할 수도 있다.
• 네임스페이스를 분리해서 식별자 충돌을 방지하는 효과는 있으나 네임스페이스 객체 자체가 전역 변수에 할당되므로 그다지 유용하지는 않은 방법이다. 

var MYAPP = {}; // 전역 네임스페이스 객체

// 네임스페이스 객체에 다른 네임스페이스를 프로퍼티로 추가하여 계층적 구조 생성
MYAPP.person = {
  name: "Billy",
  address: Seoul,
};

console.log(MYAPP.person.name); // 'Billy'

3️⃣ 모듈 패턴

• 클래스를 모방하여 관련이 있는 변수와 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만든다.
• 모듈 패턴은 클로저를 기반으로 동작한다. 
• 전역 변수의 억제는 물론 캡슐화까지 구현할 수있다는 특징이 있다. 

✅ 캡슐화 (Encapsulation)

객체의 상태(State)를 나타내는 프로퍼티와 프로퍼티를 참조하고 조작할 수 있는 동작(Behavior)인 메서드를 하나로 묶는 것

• 객체의 특정 프로퍼티나 메서드를 감출 목적으로 사용하기도 하는데 이를 정보 은닉(Information Hiding)이라 한다.

var Counter = (function () {
  // private 변수
  var num = 0;

  // 외부로 공개할 데이터나 메서드 프로퍼티를 추가한 객체를 반환
  return {
    increase() {
      return ++num;
    },
    decrease() {
      return --num;
    }
  };
})();

// private 변수는 외부로 노출되지 않음
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

4️⃣ ES6 모듈

• ES6 모듈을 사용하면 더는 전역 변수를 사용할 수 없다.
• ES6 모듈은 파일 자체의 독자적인 모듈 스코프를 제공한다.
• 모듈 내에서 var 키워드로 선언한 변수는 더는 전역 변수가 아니며 window 객체의 프로퍼티도 아니다. 
• 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 않는다.
• 브라우저의 ES6 모듈 기능을 사용하더라도 트랜스파일링이나 번들링이 필요하기 때문에 아직까지는 브라우저가 지원하는 ES6 모듈 기능보다는 Webpack 등의 모듈 번들러를 사용하는 것이 일반적이다.