자바스크립트의 특징이자, 문제인 전역 변수에 대해 알아봅시다.

전역 변수를 남용하면 많은 문제점이 있다고 합니다. 무슨 이유일까요?

변수는 자신이 선언된 위치에 생성되고 소멸합니다. 이를 생명 주기(Life Cycle)라고 해요.

예를 들어볼까요? 아래 예제는 let, const가 아닌 var를 사용하여 설명합니다.

var x = '전역';

function foo() {
  var y = '지역';
  console.log(y); // 지역
  return y;
}

foo();
console.log(y);   // undefined

함수 내부에 선언된 지역 변수(y)는 함수 호출 시 생성되고 함수 종료와 함께 소멸(undefined)합니다. 하지만 전역 변수(x)는 대체 언제 소멸, 아니 생성될까요?

우리는 호이스팅(Hoisting)에 대해 이해하고 있으니 변수 선언은 선언문의 위치 상관 없이 가장 먼저 실행됨을 알 수 있습니다. 이를 풀어서 말하면 런타임에 실행되는 것이 아니라, 그 이전 단계에서 자바스크립트 엔진에 의해 먼저 실행되는 것이라 할 수 있죠. 단, 이 설명은 지역 변수에 해당하지 않고, 전역 변수에 해당합니다. 지역 변수는 위에서 언급한 그대로 실행되거든요! 그림으로 보면 이렇게 되겠죠?

var x = '전역';   // 전역 변수 x 생성

function foo() {
                  // 지역 변수 y 생성
  var y = '지역'; // 지역 변수 y 값 할당
  console.log(y);
  return y;
                  // 지역 변수 y 소멸
}

foo();
console.log(y);   // undefined
                  // 전역 변수 x 유효

어디서든 접근하고 변경할 수 있다면, 그것은 과연 좋기만 할까요?

이제부터 전역 변수가 가지는 문제점과 그 이유를 하나씩 살펴봅니다.

1. 암묵적 결합(Implicit Coupling)

   • 전역 변수를 개발자가 의도하여 선언한 경우, 해당 코드를 어디서든 참조하거나 할당하겠다는 겁니다.
   • 변수의 유효 범위가 클수록 가독성은 나빠집니다.
   • 예측하지 못한 영역에서 변수의 상태가 변경될 위험성이 높아집니다.

2. 긴 생명 주기(Long Life Cycle)

   • 전역 변수는 애플리케이션의 생명 주기와 동일합니다.
   • 활성화 되어 있는 시간이 기므로, 메모리 자원도 오래 소비합니다.
   • 전역 변수의 상태를 변경하거나 변경할 수 있는 위험성이 높습니다.
   • var 키워드는 변수 중복 선언을 허용하므로 의도치 않은 재할당이 이뤄질 수 있습니다.

3. 스코프 체인의 종점(Endpoint to Scope Chain)

• 전역 변수가 가장 마지막에 검색됩니다. 즉, 전역 변수의 검색 속도가 가장 느립니다.

4. 전역 네임스페이스 오염(Global Namespace Pollution)
   • 자바스크립트는 파일이 분리되어 있어도 하나의 전역 스코프를 공유합니다.
   • 다른 파일에 동일한 이름의 전역 변수가 존재하면 문제가 발생할 위험성이 높아집니다.

전역 변수의 무분별한 사용은 위험한데, 어떻게 이를 방지(억제)할까요?

전역 변수를 반드시 사용해야 할 이유가 있다면 사용하는 것이 맞습니다. 그러나 변수의 스코프는 하위, 즉 좁을수록 좋습니다. 필요한 상황에서 생성과 소멸을 반복하게 만들어야 명시적인 결합이 가능해지니까요. 그럼 어떤 방식을 통해 방지할 수 있는지 알아볼까요?

1. 즉시 실행 함수(Immediately Invoked Function Expression)

   • 단 한 번 호출되는 특성을 통해 모든 변수를 즉시 실행 함수의 지역 변수로 만드는 방법입니다.
   • 전역 변수를 생성하지 않으므로 라이브러리에 자주 사용됩니다.

     (function(){
     var x = 10;     // IIFE의 지역 변수
     }());
     
     console.log(x); // ReferenceError: x is not defined

2. 전역 네임스페이스 객체(Global Namespace Object)

   • 전역에 네임스페이스 역할을 담당할 객체를 선언하고, 사용할 전역 변수를 프로퍼티에 추가하는 방법입니다.
   • 네임스페이스를 가지므로 식별자가 충돌할 가능성은 낮아지나, 해당 객체가 전역 변수에 할당되므로 유용하진 않습니다.

     var APP = {}; // 전역 네임스페이스 객체
     
     // 원시 값 할당하기
     App.school = false;
     
     // 참조 값 할당하기
     App.person = {
       name: 'amy',
       age: 16,
     };
     
     console.log(App.school);      // false
     console.log(App.person.name); // amy

3. 모듈 패턴(Module Pattern)

   • 클래스(Class)를 모방합니다. 변수, 함수를 모아 즉시 실행 함수로 감싸 하나의 모듈을 만드는 방법입니다.
   • 자바스크립트의 클로저를 기반으로 동작합니다. 나중에 더 자세히 알아봐요!
   • 접근 제어자가 존재하지 않는 자바스크립트에서 객체 지향 프로그래밍의 특징인 캡슐화(Encapsulation) 를 흉내 낼 수 있습니다.

     var App = (function(){
       // 외부에서 참조가 불가능한 private 변수
       var year = 2021;
     
       return {
         older() {
           return ++year;
         },
         younger() {
           return --year;
         },
         getYear() {
           return year;
         }
       }
     }());
     
     console.log(App.year);      // undefined
     
     console.log(App.older());   // 2022
     console.log(App.getYear()); // 2022
     console.log(App.older());   // 2023
     console.log(App.getYear()); // 2023
     console.log(App.younger()); // 2022
     console.log(App.getYear()); // 2022

   • 위 즉시 실행 함수는 객체를 반환합니다. 이 객체에는 외부에 노출시키고 싶은 변수, 함수를 담죠. 즉, 객체의 프로퍼티는 퍼블릭 멤버(Public Member)로 외부에서 참조가 가능하며, 객체에 추가하지 않은 프로퍼티는 프라이빗 멤버(Private Member)로 외부에서 참조할 수 없게 됩니다.

4. ES6 모듈

• ES6에 추가된 모듈은 파일 자체의 모듈 스코프를 제공합니다. 즉 모듈 내에서 선언한 전역 변수는 window 객체의 프]로퍼티가 아닙니다.
• HTML에 <script type='module' src='app.js'></script> 형태로 추가하면 로드된 자바스크립트 파일 app.js는 모듈로서 동작합니다.
• 일반적으로 모던 브라우저가 아니면 사용할 수 없기에, Webpack 등의 모듈 번들러를 반드시 사용해야 합니다.