JavaScript 모듈 상태 패턴: 효과적인 동작 관리

JavaScript 개발에서 애플리케이션 상태를 관리하는 것은 견고하고 유지보수 가능한 애플리케이션을 만드는 데 매우 중요합니다. 모듈은 코드와 데이터를 캡슐화하는 강력한 메커니즘을 제공하며, 상태 관리 패턴과 결합될 때 애플리케이션 동작을 제어하는 구조화된 접근 방식을 제공합니다. 이 글에서는 다양한 JavaScript 모듈 상태 패턴을 탐색하고, 각 패턴의 장점, 단점 및 적절한 사용 사례에 대해 논의합니다.

모듈 상태란 무엇인가?

특정 패턴에 대해 자세히 알아보기 전에, "모듈 상태"가 무엇을 의미하는지 이해하는 것이 중요합니다. 모듈 상태는 JavaScript 모듈 내에 캡슐화되어 모듈 함수에 대한 여러 호출에 걸쳐 지속되는 데이터와 변수를 의미합니다. 이 상태는 모듈의 현재 조건 또는 상태를 나타내며 해당 동작에 영향을 미칩니다.

함수 스코프 내에서 선언된 변수(함수가 호출될 때마다 재설정됨)와 달리, 모듈 상태는 모듈이 메모리에 로드되어 있는 한 지속됩니다. 이로 인해 모듈은 애플리케이션 전반의 설정, 사용자 기본 설정 또는 시간이 지남에 따라 유지되어야 하는 기타 데이터를 관리하는 데 이상적입니다.

모듈 상태 패턴을 사용하는 이유?

모듈 상태 패턴을 사용하면 다음과 같은 이점이 있습니다:

• 캡슐화: 모듈은 상태와 동작을 캡슐화하여 모듈 외부에서의 의도치 않은 수정을 방지합니다.
• 유지보수성: 명확한 상태 관리는 코드를 이해하고 디버그하며 유지보수하기 쉽게 만듭니다.
• 재사용성: 모듈은 애플리케이션의 다른 부분이나 다른 프로젝트에서도 재사용될 수 있습니다.
• 테스트 용이성: 잘 정의된 모듈 상태는 단위 테스트를 작성하기 쉽게 만듭니다.

일반적인 JavaScript 모듈 상태 패턴

몇 가지 일반적인 JavaScript 모듈 상태 패턴을 살펴보겠습니다:

1. 싱글턴 패턴

싱글턴 패턴은 클래스가 오직 하나의 인스턴스만 갖도록 보장하고, 이에 대한 전역 접근 지점을 제공합니다. JavaScript 모듈에서는 이것이 종종 기본 동작입니다. 모듈 자체가 싱글턴 인스턴스 역할을 합니다.

예시:

            
// counter.js
let count = 0;

const increment = () => {
  count++;
  return count;
};

const decrement = () => {
  count--;
  return count;
};

const getCount = () => {
  return count;
};

export {
  increment,
  decrement,
  getCount
};

// main.js
import { increment, getCount } from './counter.js';

console.log(increment()); // Output: 1
console.log(increment()); // Output: 2
console.log(getCount());    // Output: 2

            

              
                Copy
              
            
          

이 예시에서 `count` 변수는 모듈의 상태입니다. `increment` 또는 `decrement`가 호출될 때마다 (어디에서 임포트되든 관계없이) 동일한 `count` 변수를 수정합니다. 이는 카운터에 대한 단일 공유 상태를 생성합니다.

장점:

• 구현하기 간단합니다.
• 상태에 대한 전역 접근 지점을 제공합니다.

단점:

• 모듈 간의 강한 결합을 초래할 수 있습니다.
• 전역 상태는 테스트와 디버깅을 더 어렵게 만들 수 있습니다.

사용 시기:

• 애플리케이션 전체에서 모듈의 단일 공유 인스턴스가 필요할 때.
• 전역 구성 설정을 관리할 때.
• 데이터 캐싱을 위해.

2. 리빌링 모듈 패턴

리빌링 모듈 패턴은 싱글턴 패턴의 확장으로, 모듈의 내부 상태와 동작 중 필요한 부분만 명시적으로 노출하는 데 중점을 둡니다.

예시:

            
// calculator.js
const calculator = (() => {
  let result = 0;

  const add = (x) => {
    result += x;
  };

  const subtract = (x) => {
    result -= x;
  };

  const multiply = (x) => {
    result *= x;
  };

  const divide = (x) => {
    if (x === 0) {
      throw new Error("Cannot divide by zero");
    }
    result /= x;
  };

  const getResult = () => {
    return result;
  };

  const reset = () => {
    result = 0;
  };

  return {
    add: add,
    subtract: subtract,
    multiply: multiply,
    divide: divide,
    getResult: getResult,
    reset: reset
  };
})();

export default calculator;

// main.js
import calculator from './calculator.js';

calculator.add(5);
calculator.subtract(2);
console.log(calculator.getResult()); // Output: 3
calculator.reset();
console.log(calculator.getResult()); // Output: 0

            

              
                Copy
              
            
          

이 예시에서 `result` 변수는 모듈의 비공개 상태입니다. `return` 문에서 명시적으로 반환된 함수들만 외부 세계에 노출됩니다. 이는 `result` 변수에 대한 직접적인 접근을 방지하고 캡슐화를 촉진합니다.

장점:

• 싱글턴 패턴에 비해 향상된 캡슐화.
• 모듈의 공개 API를 명확하게 정의합니다.

단점:

• 싱글턴 패턴보다 약간 더 장황할 수 있습니다.

사용 시기:

• 모듈의 어떤 부분을 노출할지 명시적으로 제어하고 싶을 때.
• 내부 구현 세부 사항을 숨겨야 할 때.

3. 팩토리 패턴

팩토리 패턴은 구체적인 클래스를 지정하지 않고 객체를 생성하기 위한 인터페이스를 제공합니다. 모듈 및 상태의 맥락에서 팩토리 함수는 자체적인 독립적인 상태를 가진 모듈의 여러 인스턴스를 생성하는 데 사용될 수 있습니다.

예시:

            
// createCounter.js
const createCounter = () => {
  let count = 0;

  const increment = () => {
    count++;
    return count;
  };

  const decrement = () => {
    count--;
    return count;
  };

  const getCount = () => {
    return count;
  };

  return {
    increment,
    decrement,
    getCount
  };
};

export default createCounter;

// main.js
import createCounter from './createCounter.js';

const counter1 = createCounter();
const counter2 = createCounter();

console.log(counter1.increment()); // Output: 1
console.log(counter1.increment()); // Output: 2
console.log(counter2.increment()); // Output: 1
console.log(counter1.getCount());    // Output: 2
console.log(counter2.getCount());    // Output: 1

            

              
                Copy
              
            
          

이 예시에서 `createCounter`는 호출될 때마다 새로운 카운터 객체를 반환하는 팩토리 함수입니다. 각 카운터 객체는 자체적인 독립적인 `count` 변수(상태)를 가집니다. `counter1`의 상태를 수정해도 `counter2`의 상태에는 영향을 미치지 않습니다.

장점:

• 자체 상태를 가진 모듈의 여러 독립적인 인스턴스를 생성합니다.
• 느슨한 결합을 촉진합니다.

단점:

• 인스턴스를 생성하기 위해 팩토리 함수가 필요합니다.

사용 시기:

• 각기 다른 상태를 가진 모듈의 여러 인스턴스가 필요할 때.
• 객체의 생성과 사용을 분리하고 싶을 때.

4. 상태 머신 패턴

상태 머신 패턴은 객체나 애플리케이션의 다양한 상태와 해당 상태 간의 전환을 관리하는 데 사용됩니다. 현재 상태에 기반한 복잡한 동작을 관리하는 데 특히 유용합니다.

예시:

            
// trafficLight.js
const createTrafficLight = () => {
  let state = 'red';

  const next = () => {
    switch (state) {
      case 'red':
        state = 'green';
        break;
      case 'green':
        state = 'yellow';
        break;
      case 'yellow':
        state = 'red';
        break;
      default:
        state = 'red';
    }
  };

  const getState = () => {
    return state;
  };

  return {
    next,
    getState
  };
};

export default createTrafficLight;

// main.js
import createTrafficLight from './trafficLight.js';

const trafficLight = createTrafficLight();

console.log(trafficLight.getState()); // Output: red
trafficLight.next();
console.log(trafficLight.getState()); // Output: green
trafficLight.next();
console.log(trafficLight.getState()); // Output: yellow
trafficLight.next();
console.log(trafficLight.getState()); // Output: red

            

              
                Copy
              
            
          

이 예시에서 `state` 변수는 신호등의 현재 상태를 나타냅니다. `next` 함수는 현재 상태에 따라 신호등을 다음 상태로 전환합니다. 상태 전환은 `next` 함수 내에 명시적으로 정의됩니다.

장점:

• 복잡한 상태 전환을 관리하는 구조화된 방법을 제공합니다.
• 코드를 더 읽기 쉽고 유지보수하기 쉽게 만듭니다.

단점:

• 더 간단한 상태 관리 기술보다 구현하기 더 복잡할 수 있습니다.

사용 시기:

• 유한한 수의 상태와 잘 정의된 상태 전환을 가진 객체나 애플리케이션이 있을 때.
• 다양한 상태를 가진 사용자 인터페이스(예: 로딩, 활성, 오류)를 관리할 때.
• 게임 로직을 구현할 때.

5. 클로저를 사용하여 비공개 상태 관리

클로저를 사용하면 내부 함수의 스코프를 활용하여 모듈 내에 비공개 상태를 생성할 수 있습니다. 외부 함수 내에 선언된 변수는 외부 함수 실행이 완료된 후에도 내부 함수에서 접근할 수 있습니다. 이는 상태가 노출된 함수를 통해서만 접근 가능한 캡슐화 형태를 생성합니다.

예시:

            
// bankAccount.js
const createBankAccount = (initialBalance = 0) => {
  let balance = initialBalance;

  const deposit = (amount) => {
    if (amount > 0) {
      balance += amount;
      return balance;
    } else {
      return "Invalid deposit amount.";
    }
  };

  const withdraw = (amount) => {
    if (amount > 0 && amount <= balance) {
      balance -= amount;
      return balance;
    } else {
      return "Insufficient funds or invalid withdrawal amount.";
    }
  };

  const getBalance = () => {
    return balance;
  };

  return {
    deposit,
    withdraw,
    getBalance,
  };
};

export default createBankAccount;

// main.js
import createBankAccount from './bankAccount.js';

const account1 = createBankAccount(100);
console.log(account1.getBalance()); // Output: 100
console.log(account1.deposit(50));   // Output: 150
console.log(account1.withdraw(20));  // Output: 130
console.log(account1.withdraw(200)); // Output: Insufficient funds or invalid withdrawal amount.

const account2 = createBankAccount(); // No initial balance
console.log(account2.getBalance()); // Output: 0

            

              
                Copy
              
            
          

이 예시에서 `balance`는 `createBankAccount` 함수와 이 함수가 반환하는 함수들(`deposit`, `withdraw`, `getBalance`) 내에서만 접근 가능한 비공개 변수입니다. 모듈 외부에서는 이 함수들을 통해서만 잔액과 상호 작용할 수 있습니다.

장점:

• 뛰어난 캡슐화 – 내부 상태가 진정으로 비공개입니다.
• 구현하기 간단합니다.

단점:

• 변수에 직접 접근하는 것보다 성능이 약간 떨어질 수 있습니다 (클로저 때문). 하지만 이는 종종 무시할 수 있는 수준입니다.

사용 시기:

• 강력한 상태 캡슐화가 필요할 때.
• 독립적인 비공개 상태를 가진 모듈의 여러 인스턴스를 생성해야 할 때.

모듈 상태 관리를 위한 모범 사례

모듈 상태를 관리할 때 염두에 두어야 할 몇 가지 모범 사례는 다음과 같습니다:

• 상태를 최소화: 모듈의 상태에 필요한 데이터만 저장하세요. 중복되거나 파생된 데이터는 저장하지 마세요.
• 서술적인 변수 이름 사용: 코드 가독성을 높이기 위해 상태 변수에 명확하고 의미 있는 이름을 선택하세요.
• 상태 캡슐화: 캡슐화 기술을 사용하여 의도치 않은 수정으로부터 상태를 보호하세요.
• 상태 문서화: 각 상태 변수의 목적과 사용법을 명확하게 문서화하세요.
• 불변성 고려: 경우에 따라 불변 데이터 구조를 사용하면 상태 관리를 단순화하고 예상치 못한 부작용을 방지할 수 있습니다. Immutable.js와 같은 JavaScript 라이브러리가 유용할 수 있습니다.
• 상태 관리 테스트: 상태가 올바르게 관리되는지 확인하기 위해 단위 테스트를 작성하세요.
• 올바른 패턴 선택: 애플리케이션의 특정 요구 사항에 가장 적합한 모듈 상태 패턴을 선택하세요. 당면한 작업에 너무 복잡한 패턴으로 일을 지나치게 복잡하게 만들지 마세요.

전역 고려 사항

전 세계 사용자를 대상으로 애플리케이션을 개발할 때 모듈 상태와 관련된 다음 사항들을 고려하세요:

• 지역화: 모듈 상태는 언어, 통화, 날짜 형식과 관련된 사용자 기본 설정을 저장하는 데 사용될 수 있습니다. 애플리케이션이 사용자 로케일에 따라 이러한 기본 설정을 올바르게 처리하는지 확인하세요. 예를 들어, 쇼핑 카트 모듈은 상태에 통화 정보를 저장할 수 있습니다.
• 시간대: 애플리케이션이 시간에 민감한 데이터를 다룬다면 시간대를 염두에 두세요. 필요한 경우 모듈 상태에 시간대 정보를 저장하고, 애플리케이션이 다른 시간대 간에 올바르게 변환하는지 확인하세요.
• 접근성: 모듈 상태가 애플리케이션의 접근성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 고려하세요. 예를 들어, 애플리케이션이 글꼴 크기나 색상 대비와 관련된 사용자 기본 설정을 저장하는 경우, 이러한 기본 설정이 애플리케이션 전체에 일관되게 적용되는지 확인하세요.
• 데이터 개인 정보 보호 및 보안: 특히 지역 규정(예: 유럽의 GDPR, 캘리포니아의 CCPA)에 따라 민감할 수 있는 사용자 데이터를 처리할 때는 데이터 개인 정보 보호 및 보안에 각별히 주의하세요. 저장된 데이터를 적절하게 보호하세요.

결론

JavaScript 모듈 상태 패턴은 구조화되고 유지보수 가능한 방식으로 애플리케이션 동작을 관리하는 강력한 방법을 제공합니다. 다양한 패턴과 그 장단점을 이해함으로써 특정 요구 사항에 맞는 올바른 패턴을 선택하고, 전 세계 사용자에게 효과적으로 서비스를 제공할 수 있는 견고하고 확장 가능한 JavaScript 애플리케이션을 만들 수 있습니다. 모듈 상태 패턴을 구현할 때 캡슐화, 가독성 및 테스트 용이성을 우선시하는 것을 잊지 마세요.