자바스크립트 비공개 클래스 필드: 캡슐화와 접근 제어 패턴 비교

끊임없이 진화하는 자바스크립트 환경에서 비공개 클래스 필드의 도입은 코드를 구조화하고 관리하는 방식에 있어 중요한 진전을 의미합니다. 이것이 널리 채택되기 전까지 자바스크립트 클래스에서 진정한 캡슐화를 달성하는 것은 효과적이긴 하지만 장황하거나 직관적이지 않은 패턴에 의존했습니다. 이 게시물에서는 비공개 클래스 필드의 개념을 깊이 파고들어 캡슐화와의 관계를 분석하고, 개발자들이 수년간 활용해 온 기존의 접근 제어 패턴과 대조해 봅니다. 우리의 목표는 전 세계 개발자들에게 포괄적인 이해를 제공하여 모던 자바스크립트 개발의 모범 사례를 장려하는 것입니다.

객체 지향 프로그래밍에서의 캡슐화 이해하기

자바스크립트의 비공개 필드에 대해 자세히 알아보기 전에 캡슐화에 대한 기본적인 이해를 확립하는 것이 중요합니다. 객체 지향 프로그래밍(OOP)에서 캡슐화는 추상화, 상속, 다형성과 함께 핵심 원칙 중 하나입니다. 이는 데이터(속성 또는 프로퍼티)와 해당 데이터에 대해 작동하는 메서드를 클래스와 같은 단일 단위로 묶는 것을 의미합니다. 캡슐화의 주요 목표는 객체의 일부 구성 요소에 대한 직접적인 접근을 제한하는 것이며, 이는 객체의 내부 상태가 객체 정의 외부에서 접근되거나 수정될 수 없음을 의미합니다.

캡슐화의 주요 이점은 다음과 같습니다:

• 데이터 은닉(Data Hiding): 의도하지 않은 외부 수정으로부터 객체의 내부 상태를 보호합니다. 이는 데이터의 우발적인 손상을 방지하고 객체가 유효한 상태를 유지하도록 보장합니다.
• 모듈성(Modularity): 클래스는 독립적인 단위가 되어 이해, 유지보수 및 재사용이 더 쉬워집니다. 공개 인터페이스가 일관되게 유지되는 한, 클래스의 내부 구현 변경이 시스템의 다른 부분에 반드시 영향을 미치지는 않습니다.
• 유연성 및 유지보수성(Flexibility and Maintainability): 공개 API가 안정적으로 유지된다면, 클래스를 사용하는 코드에 영향을 주지 않고 내부 구현 세부 사항을 변경할 수 있습니다. 이는 리팩토링과 장기적인 유지보수를 크게 단순화합니다.
• 데이터 접근 제어(Control Over Data Access): 캡슐화를 통해 개발자는 종종 공개 메서드(게터 및 세터)를 통해 객체의 데이터에 접근하고 수정하는 특정 방법을 정의할 수 있습니다. 이는 제어된 인터페이스를 제공하고 데이터에 접근하거나 변경할 때 유효성 검사나 부수 효과를 허용합니다.

자바스크립트의 전통적인 접근 제어 패턴

역사적으로 동적 타입과 프로토타입 기반 언어였던 자바스크립트는 다른 많은 OOP 언어(예: Java, C++)처럼 클래스에 내장된 `private` 키워드를 지원하지 않았습니다. 개발자들은 데이터 은닉과 접근 제어의 형태를 구현하기 위해 다양한 패턴에 의존했습니다. 이러한 패턴들은 자바스크립트의 진화를 이해하고, 비공개 클래스 필드를 사용할 수 없거나 적합하지 않은 상황을 위해 여전히 유효합니다.

1. 이름 규칙 (밑줄 접두사)

가장 일반적이고 역사적으로 널리 퍼진 관례는 비공개로 의도된 속성 이름 앞에 밑줄(`_`)을 붙이는 것이었습니다. 예를 들어:

            
class User {
  constructor(name, email) {
    this._name = name;
    this._email = email;
  }

  get name() {
    return this._name;
  }

  set email(value) {
    // Basic validation
    if (value.includes('@')) {
      this._email = value;
    } else {
      console.error('Invalid email format.');
    }
  }
}

const user = new User('Alice', 'alice@example.com');
console.log(user._name); // Accessing 'private' property
user._name = 'Bob'; // Direct modification
console.log(user.name); // Getter still returns 'Alice'

            

              
                Copy
              
            
          

장점:

• 구현하고 이해하기 간단합니다.
• 자바스크립트 커뮤니티 내에서 널리 알려져 있습니다.

단점:

• 진정한 비공개가 아님: 이것은 순전히 관례일 뿐입니다. 속성은 여전히 클래스 외부에서 접근하고 수정할 수 있습니다. 이는 개발자의 규율에 의존합니다.
• 강제성 없음: 자바스크립트 엔진은 이러한 속성에 대한 접근을 막지 않습니다.

2. 클로저와 즉시 실행 함수 표현식(IIFE)

클로저는 IIFE와 결합하여 비공개 상태를 만드는 강력한 방법이었습니다. 외부 함수 내에서 생성된 함수는 외부 함수가 실행을 마친 후에도 외부 함수의 변수에 접근할 수 있습니다. 이를 통해 비공개 클래스 필드가 등장하기 전에 진정한 데이터 은닉이 가능했습니다.

            
const User = (function() {
  let privateName;
  let privateEmail;

  function User(name, email) {
    privateName = name;
    privateEmail = email;
  }

  User.prototype.getName = function() {
    return privateName;
  };

  User.prototype.setEmail = function(value) {
    if (value.includes('@')) {
      privateEmail = value;
    } else {
      console.error('Invalid email format.');
    }
  };

  return User;
})();

const user = new User('Alice', 'alice@example.com');
console.log(user.getName()); // Valid access
// console.log(user.privateName); // undefined - cannot access directly
user.setEmail('bob@example.com');
console.log(user.getName());

            

              
                Copy
              
            
          

장점:

• 진정한 데이터 은닉: IIFE 내에서 선언된 변수는 진정으로 비공개이며 외부에서 접근할 수 없습니다.
• 강력한 캡슐화.

단점:

• 장황함: 이 패턴은 특히 비공개 속성이 많은 클래스의 경우 코드를 더 장황하게 만들 수 있습니다.
• 복잡성: 클로저와 IIFE를 이해하는 것은 초보자에게 장벽이 될 수 있습니다.
• 메모리 영향: 생성된 각 인스턴스는 자체 클로저 변수 집합을 가질 수 있으며, 이는 직접 속성에 비해 더 높은 메모리 소비로 이어질 수 있습니다 (물론 현대 엔진은 상당히 최적화되어 있습니다).

3. 팩토리 함수

팩토리 함수는 객체를 반환하는 함수입니다. IIFE 패턴과 유사하게 클로저를 활용하여 비공개 상태를 만들 수 있지만, 생성자 함수와 `new` 키워드가 필요하지 않습니다.

            
function createUser(name, email) {
  let privateName = name;
  let privateEmail = email;

  return {
    getName: function() {
      return privateName;
    },
    setEmail: function(value) {
      if (value.includes('@')) {
        privateEmail = value;
      } else {
        console.error('Invalid email format.');
      }
    },
    // Other public methods
  };
}

const user = createUser('Alice', 'alice@example.com');
console.log(user.getName());
// console.log(user.privateName); // undefined

            

              
                Copy
              
            
          

장점:

• 비공개 상태를 가진 객체를 만드는 데 탁월합니다.
• `this` 바인딩의 복잡성을 피할 수 있습니다.

단점:

• 추가적인 패턴(예: 합성) 없이는 클래스 기반 OOP와 같은 방식으로 상속을 직접 지원하지 않습니다.
• 클래스 중심의 OOP 배경을 가진 개발자에게는 덜 익숙할 수 있습니다.

4. WeakMap

WeakMap은 데이터를 공개적으로 노출하지 않고 객체와 비공개 데이터를 연관시키는 방법을 제공합니다. WeakMap의 키는 객체이며 값은 무엇이든 될 수 있습니다. 객체가 가비지 컬렉션되면 WeakMap의 해당 항목도 제거됩니다.

            
const privateData = new WeakMap();

class User {
  constructor(name, email) {
    privateData.set(this, {
      name: name,
      email: email
    });
  }

  getName() {
    return privateData.get(this).name;
  }

  setEmail(value) {
    if (value.includes('@')) {
      privateData.get(this).email = value;
    } else {
      console.error('Invalid email format.');
    }
  }
}

const user = new User('Alice', 'alice@example.com');
console.log(user.getName());
// console.log(privateData.get(user).name); // This still accesses the data, but WeakMap itself isn't directly exposed as a public API on the object.

            

              
                Copy
              
            
          

장점:

• 인스턴스에 직접 속성을 사용하지 않고 비공개 데이터를 인스턴스에 첨부하는 방법을 제공합니다.
• 키가 객체이므로 특정 인스턴스와 관련된 진정한 비공개 데이터를 허용합니다.
• 사용하지 않는 항목에 대한 자동 가비지 컬렉션.

단점:

• 보조 데이터 구조 필요: `privateData` WeakMap을 별도로 관리해야 합니다.
• 덜 직관적일 수 있음: 상태를 관리하는 간접적인 방법입니다.
• 성능: 일반적으로 효율적이지만 직접 속성 접근에 비해 약간의 오버헤드가 있을 수 있습니다.

자바스크립트 비공개 클래스 필드(`#`) 소개

ECMAScript 2022(ES13)에 도입된 비공개 클래스 필드는 자바스크립트 클래스 내에서 비공개 멤버를 선언하는 네이티브 내장 구문을 제공합니다. 이는 명확하고 간결한 방식으로 진정한 캡슐화를 달성하기 위한 게임 체인저입니다.

비공개 클래스 필드는 해시 접두사(`#`)와 필드 이름으로 선언됩니다. 이 `#` 접두사는 해당 필드가 클래스에 비공개이며 클래스 범위 외부에서 접근하거나 수정할 수 없음을 의미합니다.

구문 및 사용법

            
class User {
  #name;
  #email;

  constructor(name, email) {
    this.#name = name;
    this.#email = email;
  }

  // Public getter for #name
  get name() {
    return this.#name;
  }

  // Public setter for #email
  set email(value) {
    if (value.includes('@')) {
      this.#email = value;
    } else {
      console.error('Invalid email format.');
    }
  }

  // Public method to display info (demonstrating internal access)
  displayInfo() {
    console.log(`Name: ${this.#name}, Email: ${this.#email}`);
  }
}

const user = new User('Alice', 'alice@example.com');

console.log(user.name); // Accessing via public getter -> 'Alice'
user.email = 'bob@example.com'; // Setting via public setter
user.displayInfo(); // Name: Alice, Email: bob@example.com

// Attempting to access private fields directly (will result in an error)
// console.log(user.#name); // SyntaxError: Private field '#name' must be declared in an enclosing class
// console.log(user.#email); // SyntaxError: Private field '#email' must be declared in an enclosing class

            

              
                Copy
              
            
          

비공개 클래스 필드의 주요 특징:

• 엄격한 비공개: 클래스 외부나 서브클래스에서 접근할 수 없습니다. 접근을 시도하면 `SyntaxError`가 발생합니다.
• 정적 비공개 필드: 비공개 필드는 `static`으로도 선언할 수 있으며, 이는 인스턴스가 아닌 클래스 자체에 속함을 의미합니다.
• 비공개 메서드: `#` 접두사는 메서드에도 적용하여 비공개로 만들 수 있습니다.
• 조기 오류 감지: 비공개 필드의 엄격함은 조용한 실패나 예기치 않은 동작 대신 파싱 시간이나 런타임에 오류를 발생시킵니다.

비공개 클래스 필드와 접근 제어 패턴 비교

비공개 클래스 필드의 도입은 자바스크립트를 전통적인 OOP 언어에 더 가깝게 만들고, 이전 패턴에 비해 캡슐화를 구현하는 더 견고하고 선언적인 방법을 제공합니다.

캡슐화 강도

비공개 클래스 필드: 가장 강력한 형태의 캡슐화를 제공합니다. 자바스크립트 엔진이 프라이버시를 강제하여 외부 접근을 방지합니다. 이는 객체의 내부 상태가 정의된 공개 인터페이스를 통해서만 수정될 수 있음을 보장합니다.

전통적인 패턴:

• 밑줄 관례: 가장 약한 형태입니다. 순전히 권고 사항이며 개발자의 규율에 의존합니다.
• 클로저/IIFE/팩토리 함수: 변수를 객체의 공개 범위 밖에 유지함으로써 비공개 필드와 유사한 강력한 캡슐화를 제공합니다. 그러나 그 메커니즘은 `#` 구문보다 덜 직접적입니다.
• WeakMap: 좋은 캡슐화를 제공하지만 외부 데이터 구조를 관리해야 합니다.

가독성 및 유지보수성

비공개 클래스 필드: `#` 구문은 선언적이며 즉시 비공개 의도를 나타냅니다. 깨끗하고 간결하며, 특히 다른 OOP 언어에 익숙한 개발자들이 이해하기 쉽습니다. 이는 코드 가독성과 유지보수성을 향상시킵니다.

전통적인 패턴:

• 밑줄 관례: 가독성은 좋지만 진정한 프라이버시를 전달하지는 않습니다.
• 클로저/IIFE/팩토리 함수: 복잡성이 증가함에 따라 가독성이 떨어질 수 있으며, 스코프 복잡성으로 인해 디버깅이 더 어려울 수 있습니다.
• WeakMap: WeakMap의 메커니즘을 이해하고 보조 구조를 관리해야 하므로 인지 부하가 추가될 수 있습니다.

오류 처리 및 디버깅

비공개 클래스 필드: 더 빠른 오류 감지로 이어집니다. 비공개 필드에 잘못 접근하려고 하면 명확한 `SyntaxError` 또는 `ReferenceError`가 발생합니다. 이는 디버깅을 더 간단하게 만듭니다.

전통적인 패턴:

• 밑줄 관례: 직접 접근이 구문상 유효하므로 로직에 결함이 없는 한 오류 발생 가능성이 적습니다.
• 클로저/IIFE/팩토리 함수: 클로저가 올바르게 관리되지 않으면 `undefined` 값과 같은 미묘한 오류가 발생하거나, 스코프 문제로 인한 예기치 않은 동작이 발생할 수 있습니다.
• WeakMap: `WeakMap` 작업이나 데이터 접근과 관련된 오류가 발생할 수 있지만, 디버깅 과정에서 `WeakMap` 자체를 검사해야 할 수도 있습니다.

상호운용성 및 호환성

비공개 클래스 필드: 현대적인 기능입니다. 현재 브라우저 버전과 Node.js에서 널리 지원되지만, 오래된 환경에서는 호환 가능한 자바스크립트로 변환하기 위해 트랜스파일(예: Babel 사용)이 필요할 수 있습니다.

전통적인 패턴: 오랫동안 사용 가능한 핵심 자바스크립트 기능(함수, 스코프, 프로토타입)을 기반으로 합니다. 트랜스파일 없이 더 나은 하위 호환성을 제공하지만, 현대 코드베이스에서는 덜 관용적일 수 있습니다.

상속

비공개 클래스 필드: 비공개 필드와 메서드는 서브클래스에서 접근할 수 없습니다. 이는 서브클래스가 슈퍼클래스의 비공개 멤버와 상호 작용하거나 수정해야 하는 경우, 슈퍼클래스가 이를 위한 공개 메서드를 제공해야 함을 의미합니다. 이는 서브클래스가 슈퍼클래스의 불변성을 깨뜨릴 수 없도록 보장함으로써 캡슐화 원칙을 강화합니다.

전통적인 패턴:

• 밑줄 관례: 서브클래스는 `_` 접두사가 붙은 속성에 쉽게 접근하고 수정할 수 있습니다.
• 클로저/IIFE/팩토리 함수: 비공개 상태는 인스턴스에 따라 다르며 공개 메서드를 통해 명시적으로 노출되지 않는 한 서브클래스에서 직접 접근할 수 없습니다. 이는 강력한 캡슐화와 잘 부합합니다.
• WeakMap: 클로저와 유사하게 비공개 상태는 인스턴스별로 관리되며 서브클래스에 직접 노출되지 않습니다.

어떤 패턴을 언제 사용해야 할까?

패턴의 선택은 종종 프로젝트의 요구 사항, 대상 환경, 그리고 팀의 다양한 접근 방식에 대한 익숙함에 따라 달라집니다.

비공개 클래스 필드(`#`)를 사용해야 할 때:

• ES2022 이상을 지원하는 최신 자바스크립트 프로젝트에서 작업하거나 Babel과 같은 트랜스파일러를 사용할 때.
• 가장 강력하고 내장된 데이터 프라이버시 및 캡슐화 보장이 필요할 때.
• 다른 OOP 언어와 유사한 명확하고 선언적이며 유지보수 가능한 클래스 정의를 작성하고 싶을 때.
• 서브클래스가 부모 클래스의 내부 상태에 접근하거나 조작하는 것을 방지하고 싶을 때.
• 엄격한 API 경계가 중요한 라이브러리나 프레임워크를 구축할 때.

글로벌 예시: 다국적 전자상거래 플랫폼은 `Product` 및 `Order` 클래스에서 비공개 클래스 필드를 사용하여 민감한 가격 정보나 주문 상태가 외부 스크립트에 의해 직접 조작될 수 없도록 하여, 여러 지역 배포 환경에서 데이터 무결성을 유지할 수 있습니다.

클로저/팩토리 함수를 사용해야 할 때:

• 트랜스파일 없이 오래된 자바스크립트 환경을 지원해야 할 때.
• 함수형 프로그래밍 스타일을 선호하거나 `this` 바인딩 문제를 피하고 싶을 때.
• 클래스 상속이 주요 관심사가 아닌 간단한 유틸리티 객체나 모듈을 생성할 때.

글로벌 예시: 대역폭이 제한적이거나 고급 자바스크립트 기능을 지원하지 않을 수 있는 구형 기기를 포함하여 다양한 시장을 위한 웹 애플리케이션을 구축하는 개발자는 광범위한 호환성과 빠른 로딩 시간을 보장하기 위해 팩토리 함수를 선택할 수 있습니다.

WeakMap을 사용해야 할 때:

• 인스턴스 자체가 키가 되는 비공개 데이터를 인스턴스에 첨부해야 하고, 인스턴스가 더 이상 참조되지 않을 때 이 데이터가 가비지 컬렉션되도록 보장하고 싶을 때.
• 객체와 관련된 비공개 상태 관리가 중요하고 객체 자체의 네임스페이스를 오염시키고 싶지 않은 복잡한 데이터 구조나 라이브러리를 구축할 때.

글로벌 예시: 금융 분석 회사는 WeakMap을 사용하여 특정 클라이언트 세션 객체와 관련된 독점적인 거래 알고리즘을 저장할 수 있습니다. 이를 통해 알고리즘이 활성 세션의 컨텍스트 내에서만 접근 가능하도록 하고 세션이 종료될 때 자동으로 정리되어, 글로벌 운영 전반에 걸쳐 보안과 리소스 관리를 강화할 수 있습니다.

밑줄 관례를 (주의해서) 사용해야 할 때:

• 비공개 필드로 리팩토링하는 것이 현실적이지 않은 레거시 코드베이스에서 작업할 때.
• 오용될 가능성이 낮고 다른 패턴의 오버헤드가 필요하지 않은 내부 속성의 경우.
• 속성이 엄격하게 비공개는 아니더라도 내부용임을 다른 개발자에게 명확히 알리는 신호로 사용할 때.

글로벌 예시: 글로벌 오픈 소스 프로젝트에서 협업하는 팀은 초기 단계에서 내부 헬퍼 메서드에 밑줄 관례를 사용할 수 있습니다. 이 단계에서는 빠른 반복이 우선시되며, 엄격한 프라이버시보다는 다양한 배경을 가진 기여자들 간의 폭넓은 이해가 더 중요할 수 있습니다.

글로벌 자바스크립트 개발을 위한 모범 사례

어떤 패턴을 선택하든, 전 세계적으로 견고하고 유지보수 가능하며 확장 가능한 애플리케이션을 구축하기 위해서는 모범 사례를 준수하는 것이 중요합니다.

• 일관성이 핵심입니다: 캡슐화를 위한 하나의 주요 접근 방식을 선택하고 프로젝트나 팀 전체에서 일관되게 사용하세요. 패턴을 무분별하게 혼용하면 혼란과 버그를 유발할 수 있습니다.
• API를 문서화하세요: 어떤 메서드와 속성이 공개, 보호(해당하는 경우), 비공개인지 명확하게 문서화하세요. 이는 커뮤니케이션이 비동기적이거나 서면으로 이루어질 수 있는 국제 팀에게 특히 중요합니다.
• 서브클래싱을 고려하세요: 클래스가 확장될 것으로 예상된다면, 선택한 캡슐화 메커니즘이 서브클래스 동작에 어떤 영향을 미칠지 신중하게 고려하세요. 비공개 필드가 서브클래스에서 접근할 수 없는 것은 더 나은 상속 계층을 강제하는 의도적인 설계 선택입니다.
• 성능을 고려하세요: 현대 자바스크립트 엔진은 고도로 최적화되어 있지만, 특히 성능이 중요한 애플리케이션이나 저사양 기기에서는 특정 패턴의 성능 영향을 염두에 두어야 합니다.
• 현대적인 기능을 수용하세요: 대상 환경이 지원한다면 비공개 클래스 필드를 적극적으로 사용하세요. 이는 자바스크립트 클래스에서 진정한 캡슐화를 달성하는 가장 간단하고 안전한 방법을 제공합니다.
• 테스트는 중요합니다: 캡슐화 전략이 예상대로 작동하고 의도하지 않은 접근이나 수정이 방지되는지 확인하기 위해 포괄적인 테스트를 작성하세요. 호환성이 우려되는 경우 다양한 환경과 버전에서 테스트하세요.

결론

자바스크립트 비공개 클래스 필드(`#`)는 언어의 객체 지향 능력에 있어 상당한 도약을 의미합니다. 이는 캡슐화를 달성하기 위한 내장되고 선언적이며 견고한 메커니즘을 제공하여, 오래된 패턴 기반 접근 방식에 비해 데이터 은닉 및 접근 제어 작업을 크게 단순화합니다.

클로저, 팩토리 함수, WeakMap과 같은 전통적인 패턴이 특히 하위 호환성이나 특정 아키텍처 요구에 있어 여전히 가치 있는 도구이긴 하지만, 비공개 클래스 필드는 현대 자바스크립트 개발을 위한 가장 관용적이고 안전한 솔루션을 제공합니다. 각 접근 방식의 강점과 약점을 이해함으로써 전 세계 개발자들은 더 유지보수하기 쉽고, 안전하며, 잘 구조화된 애플리케이션을 구축하기 위한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

비공개 클래스 필드의 채택은 자바스크립트 코드의 전반적인 품질을 향상시키고, 다른 주요 프로그래밍 언어에서 관찰되는 모범 사례와 일치시키며, 개발자가 전 세계 고객을 위해 더 정교하고 신뢰할 수 있는 소프트웨어를 만들 수 있도록 힘을 실어줍니다.