모던 자바스크립트 딥 다이브로 공부한 내용입니다.
1. 이터레이션 프로토콜
ES6에서 도입된 이터레이션 프로토콜은 순회 가능한 데이터 컬렉션(자료구조)을 만들기 위해 ECMAScript 사양에 정의하여 미리 약속한 규칙이다.
ES6 이전의 순회 가능한 데이터 컬렉션, 즉 배열, 문자열, 유사 배열 객체, DOM 컬렉션 등은 통일된 규약 없이 각자 나름의 구조를 가지고 for문, for...in문, forEach 메서드 등 다양한 방법으로 순회할 수 있었다.
ES6에서는 순회 가능한 데이터 컬렉션을 이터레이션 프로토콜을 준수하는 이터러블로 통일하여 `for...of문`, `스프레드 문법`, `배열 디스트럭처링(구조분해) 할당`의 대상으로 사용할 수 있도록 일원화했다.
이터레이션 프로토콜에는 이터러블 프로토콜과 이터레이터 프로토콜이 있다.
이터러블 프로토콜(iterable protocol)
Well-known Symbol(자바스크립트가 제공하는 빌트인 심벌 값)인 `Symbol.iterator`를 프로퍼티 키로 사용한 메서드를 직접 구현하거나 프로토타입 체인을 통해 상속받은 Symbol.iterator 메서드를 호출하면 이터레이터 프로토콜을 준수한 이터레이터를 반환한다. 이러한 규약을 이터러블 프로토콜이라 하며, 이터러블 프로토콜을 준수한 객체를 이터러블이라 한다. 이터러블은 for...of 문으로 순회할 수 있으며 스프레드 문법과 배열 디스트럭처링 할당의 대상으로 사용할 수 있다.
이터레이터 프로토콜(iterator protocol)
이터러블의 Symbol.iterator 메서드를 호출하면 이터레이터 프로토콜을 준수한 이터레이터를 반환한다. 이터레이터는 next 메서드를 소유하며 next 메서드를 호출하면 이터러블을 순회하며 value와 done 프로퍼티를 갖는 이터레이터 리절트(iterator result) 객체를 반환한다(done이 true면 이터러블 요소 순회 끝난 것). 이러한 규약을 이터레이터 프로토콜이라 하며, 이터레이터 프로토콜을 준수한 객체를 이터레이터라 한다. 이터레이터는 이터러블의 요소를 탐색하기 위한 포인터 역할을 한다.
*protocol
protocol 은컴퓨터와 컴퓨터 혹은 컴퓨터와 다른 장비 사이에서 데이터 통신을 원활하게 하기 위해 필요한 통신 규약이다. 즉, 송신자와 수신자가 서로 약속을 해두고 약속된 규칙에 맞춰 통신을 할 수 있는 것이다.(예를 들어 신호 송신 순서, 데이터 표현법, 오류 검출법 등을 정할 수 있다.)
즉, Iteration protocol은 어떠한 객체든 특정 조건을 만족하면 Iterable 또는 Iterator로 평가 받을 수 있도록 하는 규약이다.
1.1. 이터러블
(위에서 정리한 설명은 생략)
const isIterable = v => v !== null && typeof v[Symbol.iterator] === 'function';
// 배열, 문자열, Map, Set 등은 이터러블이다.
console.log(isIterable([])); // true
console.log(isIterable('')); // true
console.log(isIterable(new Map())); // true
console.log(isIterable(new Set())); // true
console.log(isIterable({})); // false
예를 들어, 배열은 `Array.prototype`의 `Symbol.iterator` 메서드를 상속받는 이터러블이다. 이터러블은 for...of 문으로 순회할 수 있으며, 스프레드 문법과 배열 디스트럭처링 할당의 대상으로 사용할 수 있다.
const array = [1];
console.log(Object.getOwnPropertyNames(array)); // [ '0', 'length' ] ---> 상속은 확인 불가능
console.log(Object.getOwnPropertySymbols(array)); // [] ---> 상속은 확인 불가능
console.log(Symbol.iterator in array); // true ---> in은 상속한 속성까지 확인 가능. 단, enumerable해야함.Well-known symbol Symbol.iterator는 상속받은 이터러블이기 때문에 `Object.getOwnPropertySymbols()`로 찾을 수 없다.
1.2. 이터레이터
(위에서 정리한 설명은 생략)
// 배열은 이터러블 프로토콜을 준수한 이터러블이다.
const array = [1, 2, 3];
// Symbol.iterator 메서드는 이터레이터를 반환한다.
const iterator = array[Symbol.iterator]();
// Symbol.iterator 메서드가 반환한 이터레이터는 next 메서드를 갖는다.
console.log('next' in iterator); // true
2. 빌트인 이터러블
자바스크립트는 이터레이션 프로토콜을 준수한 객체인 빌트인 이터러블을 제공한다. 다음의 표준 빌트인 객체들은 빌트인 이터러블이다.
| 빌트인 이터러블 | Symbol.iterator 메서드 |
| Array | Array.prototype[Symbol.iterator] |
| String | String.prototype[Symbol.iterator] |
| Map | Map.prototype[Symbol.iterator] |
| Set | Set.prototype[Symbol.iterator] |
| TypedArray | TypedArray.prototype[Symbol.iterator] |
| arguments | arguments[Symbol.iterator] |
| DOM 컬렉션 | NodeList.prototype[Symbol.iterator] HTMLCollection.prototype[Symbol.iterator] |
3. for ... of문 (feat. 내부의 프로퍼티 심벌키)
for...of 문은 이터러블을 순회하면서 이터러블의 요소를 변수에 할당한다. for...of 문의 문법은 다음과 같다.
for (변수선언문 of 이터러블) { ... }
for...of문은 for...in 문의 형식과 매우 유사하다.
for (변수선언문 in 객체) { ... }
for...in 문은 객체의 프로토타입 체인 상에 존재하는 모든 프로토타입의 프로퍼티 중에서 프로퍼티 어트리뷰트[[Enumerable]]의 값이 true인 프로퍼티를 순회하며 열거한다. 이 때 프로퍼티 키가 심벌인 프로퍼티는 열거하지 않는다.
for...of 문은 내부적으로 이터레이터의 next 메서드를 호출하여 이터러블을 순회하며 next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티 값을 for...of 문의 변수에 할당한다. 그리고 이터레이터 리절트 객체의 done 프로퍼티 값이 false이면 이터러블의 순회를 계속하고 true이면 이터러블의 순회를 중단한다.
for ...of 문의 내부 동작 구현하기
for (const item of [1, 2, 3]) {
// item 변수에 순차적으로 1, 2, 3이 할당된다.
console.log(item); // 1 2 3
}위의 for...of문의 내부 동작을 for문으로 표현하면 다음과 같다.
// 이터러블
const iterable = [1, 2, 3];
// 이터러블의 Symbol.iterator 메서드를 호출하여 이터레이터를 생성한다.
const iterator = iterable[Symbol.iterator]();
for (;;) {
// 이터레이터의 next 메서드를 호출하여 이터러블을 순회한다.
// 이 때 next 메서드는 이터레이터 리절트 객체를 반환한다.
const res = iterator.next();
// next 메서드가 반환한 이터레이터 리절트 객체의 done 프로퍼티 값이 true이면 이터러블의 순회를 중단한다.
if (res.done) break;
// 이터레이터 리절트 객체의 value 프로퍼티 값을 item 변수에 할당한다.
const item = res.value;
console.log(item); // 1 2 3
}
4. 이터러블과 유사 배열 객체
유사 배열 객체는 마치 배열처럼 `인덱스`로 프로퍼티 값에 접근할 수 있고 `length` 프로퍼티를 갖는 객체를 말한다. 유사 배열 객체는 length 프로퍼티를 갖기 때문에 for 문으로 순회할 수 있고, 인덱스를 나타내는 숫자 형식의 문자열을 프로퍼티 키로 가지므로 마치 배열처럼 인덱스로 프로퍼티 값에 접근할 수 있다.
// 유사 배열 객체
const arrayLike = {
0: 1,
1: 2,
2: 3,
length: 3,
};
// 유사 배열 객체는 length 프로퍼티를 갖기 때문에 for 문으로 순회할 수 있다.
for (let i = 0; i < arrayLike.length; i++) {
// 유사 배열 객체는 마치 배열처럼 인덱스로 프로퍼티 값에 접근할 수 있다.
console.log(arrayLike[i]); // 1 2 3
}
유사 배열 객체는 이터러블이 아닌 일반 객체다. 따라서 유사 배열 객체에는 `Symbol.iterator` 메서드가 없기 때문에 for...of문으로 순회할 수 없다.
for(const item of arrayLike) {
console.log(item);
}
// TypeError: arrayLike is not iterable
단, arguments, NodeList, HTMLCollection은 유사 배열 객체이면서 이터러블이다. 정확히 말하자면 ES6에서 이터러블이 도입되면서 유사 배열 객체인 arguments, NodeList, HTMLCollection 객체에 Symbol.iterator 메서드를 구현하여 이터러블이 되었다. 하지만 이터러블이 된 이후에도 length 프로퍼티를 가지며 인덱스로 접근할 수 있는 것에는 변함이 없으므로 유사 배열 객체이면서 이터러블인 것이다.
배열도 마찬가지로 ES6에서 이터러블이 도입되면서 Symbol.iterator 메서드를 구현하여 이터러블이 되었다. 하지만 모든 유사 배열 객체가 이터러블인 것은 아니다. 위 예제의 arrayLike 객체는 유사 배열 객체이지만 이터러블이 아닌 것을 보면 알 수 있다.
4.1. Array.from
ES6에서 도입된 `Array.from` 메서드를 사용하여 배열로 간단히 변환할 수 있다. `Array.from` 메서드는 유사 배열 객체 또는 이터러블을 인수로 전달받아 배열로 변환하여 반환한다.
const isArrayLike = require('lodash/isArrayLike');
// 유사 배열 객체
const arrayLike = {
0: 1,
1: 2,
2: 3,
length: 3,
};
console.log(isArrayLike(arrayLike)); // true
const arr = Array.from(arrayLike);
console.log(arr); // [ 1, 2, 3 ]
5. 사용자 정의 이터러블
피보나치 수열을 구현한 사용자 정의 이터러블
const fibonacci = (max: number) => {
let [pre, cur] = [0, 1];
return {
[Symbol.iterator]() {
return {
next() {
[pre, cur] = [cur, pre + cur];
return { value: cur, done: cur >= max };
},
};
},
};
};
for (const n of fibonacci(10)) {
console.log(n);
}
// 1
// 2
// 3
// 5
// 8
const arr = [...fibonacci(10)];
console.log(arr); // [ 1, 2, 3, 5, 8 ]
console.log(Array.isArray(arr)); // true
5.1. 이터러블이면서 이터레이터인 객체를 생성하는 함수
이터러블이면서 이터레이터인 객체를 생성하면 `Symbol.iterator`메서드를 호출하지 않아도 된다.
const fibonacci = (max: number) => {
let [pre, cur] = [0, 1];
return {
[Symbol.iterator]() {
return this;
},
next() {
[pre, cur] = [cur, pre + cur];
return { value: cur, done: cur >= max };
},
};
};
for (const n of fibonacci(10)) {
console.log(n);
}
// 1
// 2
// 3
// 5
// 8
const arr = [...fibonacci(10)];
console.log(arr); // [ 1, 2, 3, 5, 8 ]
console.log(Array.isArray(arr)); // true
5.2 무한 이터러블과 지연 평가(lazy evluation)
위의 피보나치 함수를 이용해서 무한 이터러블을 생성하는 함수를 정의해보자. 이를 통해 무한 수열을 간단히 구현할 수 있다.
const fibonacciFunc = () => {
let [pre, cur] = [0, 1];
return {
[Symbol.iterator]() {
return this;
},
next() {
[pre, cur] = [cur, pre + cur];
return { value: cur };
},
};
};
for (const n of fibonacciFunc()) {
if (n > 10000) break;
console.log(n); // 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765
}
// 배열 디스트럭처링 할당을 통해 무한 이터러블에서 4개의 요소만 취득한다.
const [fibo1, fibo2, fibo3, fibo4] = fibonacciFunc();
console.log(fibo1, fibo2, fibo3, fibo4); // 1 2 3 5
export {};
이터러블은 데이터의 공급자의 역할을 한다(어떻게 데이터를 공급할 지 결정한다.). 한편 배열이나 문자열 등은 모든 데이터를 메모리에 미리 확보한 다음 데이터를 공급한다. 하지만 위 예제의 이터러블은 지연 평가(lazy evaluation)를 통해 데이터를 생성한다. 지연 평가는 데이터가 필요한 시점 이전까지는 미리 데이터를 생성하지 않다가 데이터가 필요한 시점이 되면 그때야 비로소 데이터를 생성하는 기법이다. 즉, 평가 결과가 필요할 때까지 평가를 늦추는 기법이 지연 평가다.
위 예제의 fibonacciFunc 함수는 무한 이터러블을 생성한다. 하지만 fibonacciFunc 함수가 생성한 무한 이터러블은 데이터를 공급하는 메커니즘을 구현한 것으로 데이터 소비자인 for...of 문이나 배열 디스트럭처링 할당 등이 실행되기 이전까지 데이터를 생성하지는 않는다. for...of 문의 경우 이터러블을 순회할 때 내부에서 이터레이터 next 메서드를 호출하는데 바로 이 때 데이터가 생성된다. next 메서드가 호출되기 이전까지는 데이터를 생성하지 않는다. 즉, 데이터가 필요할 때까지 데이터의 생성을 지연하다가 데이터가 필요한 순간 데이터를 생성한다.
이처럼 지연 평가를 사용하면 불필요한 데이터를 미리 생성하지 않고 필요한 데이터를 필요한 순간에 생성하므로 빠른 실행 속도를 기대할 수 있고 불필요한 메모리를 소비하지 않으며 무한도 표현할 수 있다는 장점이 있다.
