자바스크립트 엔진은 함수를 어디서 호출했는지가 아니라 함수를 어디에 정의했는지에 따라 상위 스코프를 정적으로 결정하고, 이를 렉시컬 스코프(정적 스코프)라고 한다.
여기서 렉시컬이란 어휘적 범위 지정 과정에서 변수가 어디에서 사용 가능한지 알기 위해 그 변수가 소스코드 내 어디에서 선언되었는지 고려한다는 것을 의미한다.
스코프는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경이고, 이 렉시컬 환경은 자신의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조를 통해 상위 렉시컬 환경과 연결되는데, 이를 스코프 체인이라고 한다.
따라서 ‘함수의 상위 스코프를 결정한다’는 말은 ‘렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조 값을 결정한다’는 의미와 같다.
렉시컬 환경의 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에 저장할 참조값, 즉 상위 스코프에 대한 참조는 함수 정의가 평가되는 시점에 함수가 정의된 환경에 의해 결정된다.
함수가 정의된 환경과 호출되는 환경은 서로 다를 수 있기 때문에 함수는 자신이 정의된 환경, 즉 함수 정의가 위치하는 상위 스코프를 기억해야 한다.
함수 객체는 함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성할 때, 자신이 존재하는 한 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 자신이 정의된 환경, 즉 상위 스코프의 참조를 저장한다.
함수 정의가 평가되어 함수 객체를 생성하는 시점은 함수가 정의된 환경에서 평가 또는 실행 되고 있는 시점이며, 이때 자신의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 상위 스코프의 참조는 현재 실행 중인 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 가리킨다.
함수 렉시컬 환경의 구성 요소인 외부 렉시컬 환경에 대한 참조에는 함수 객체의 내부 슬롯 [[Environment]]에 저장된 렉시컬 환경의 참조가 할당된다.
외부 함수보다 중첩 함수가 더 오래 유지되는 경우 중첩 함수는 이미 생명 주기가 종료한 외부 함수의 변수를 참조할 수 있다. 이러한 중첩 함수를 클로저(closure)라고 부른다.
“클로저는 함수와 그 함수가 선언된 렉시컬 환경과의 조합이다.” — MDN
함수란 반환된 내부함수를 의미한다.
함수가 선언된 렉시컬 환경이란 함수가 정의된 위치의 스코프, 즉 상위 스코프를 의미하는 실행 컨텍스트의 렉시컬 환경을 의미한다.
클로저는 반환된 내부함수가 자신이 선언됐을 때의 환경(Lexical environment)인 스코프를 기억하여 자신이 선언됐을 때의 환경(스코프) 밖에서 호출되어도 그 환경(스코프)에 접근할 수 있는 함수를 말한다.
내부함수가 유효한 상태에서 외부함수가 종료하여 외부함수의 실행 컨텍스트가 반환(소멸)되어도, 외부함수 실행 컨텍스트 내의 활성 객체는 내부함수에 의해 참조되는 한 유효하여 내부함수가 스코프 체인을 통해 참조할 수 있는 것을 의미한다.
클로저에 의해 참조되는 외부함수의 변수를 자유 변수(Free variable)라고 부른다.
외부함수가 이미 반환되었더라도 외부함수 내의 변수는 이를 필요로 하는 내부함수가 하나 이상 존재하는 경우 계속 유지된다. 이때 내부함수가 외부함수에 있는 변수의 복사본이 아니라 실제 변수에 접근한다는 것에 주의해야 한다.
클로저는 상태를 안전하게 변경하고 유지하기 위해 사용한다. 이때 상태가 의도치 않게 변경되지 않도록 상태를 안전하게 은닉하고 특정 함수에게만 상태 변경을 허용하기 위해 사용한다.
외부 상태 변경이나 가변 데이터를 피하고 불변성을 지향하는 함수형 프로그래밍에서 부수 효과를 최대한 억제하여 오류를 피하고 프로그램의 안정성을 높이기 위해 클로저는 적극적으로 사용된다.
클로저는 현재 상태를 기억하고 변경된 최신 상태를 유지한다.
<!DOCTYPE html>
<html>
<body>
<button class="toggle">toggle</button>
<div class="box" style="width: 100px; height: 100px; background: red;"></div>
<script>
var box = document.querySelector('.box');
var toggleBtn = document.querySelector('.toggle');
var toggle = (function () {
var isShow = false;
// ① 클로저를 반환
return function () {
box.style.display = isShow ? 'block' : 'none';
// ③ 상태 변경
isShow = !isShow;
};
})();
// ② 이벤트 프로퍼티에 클로저를 할당
toggleBtn.onclick = toggle;
</script>
</body>
</html>
① 즉시실행함수는 함수를 반환하고 즉시 소멸한다. 즉시실행함수가 반환한 함수는 자신이 생성됐을 때의 렉시컬 환경(Lexical environment)에 속한 변수 isShow를 기억하는 클로저다. 클로저가 기억하는 변수 isShow는 box 요소의 표시 상태를 나타낸다.
② 클로저를 이벤트 핸들러로서 이벤트 프로퍼티에 할당했다. 이벤트 프로퍼티에서 이벤트 핸들러인 클로저를 제거하지 않는 한 클로저가 기억하는 렉시컬 환경의 변수 isShow는 소멸하지 않는다. 다시 말해 현재 상태를 기억한다.
③ 버튼을 클릭하면 이벤트 프로퍼티에 할당한 이벤트 핸들러인 클로저가 호출된다. 이때 .box 요소의 표시 상태를 나타내는 변수 isShow의 값이 변경된다. 변수 isShow는 클로저에 의해 참조되고 있기 때문에 유효하며 자신의 변경된 최신 상태를 게속해서 유지한다.