[39장 DOM-1] 모던 자바스크립트 Deep Dive

(677P ~ 700p까지 정리내용입니다.)

서론

브라우저 렌더링 엔진은 HTML 문서를 파싱하여 브라우저가 이해할 수 있는 자료구인 DOM을 생성한다.
DOM은 HTML 문서의 계층적 구조와 정보를 표현하며 이를 제어할 수 있는 API, 즉 프로퍼티와 메서드를 제공하는 트리 자료구조다.

노드

1. HTML 요소와 노드 객체

HTML 요소는 HTML 문서를 구성하는 개별적인 요소를 의미한다.
HTML 요소는 렌더링 엔진에 의해 파싱되어 DOM을 구성하는 요소 노드 객체로 변환된다.
- 이때 HTML 요소의 어트리뷰트는 어트리뷰트 노드로, HTML 요소의 텍스트 콘텐츠는 텍스트 노드로 변환된다.

HTML 요소 간에는 중첩 관계에 의해 계층적인 부자 관계가 형성된다. 이러한 HTML 요소 간의 부자 관계를 반영하여 HTML 문서의 구성 요소인 HTML 요소를 객체화한 모든 노드 객체들을 트리 자료 구조로 구성한다.

1.1 트리 자료구조

트리 자료구조는 노드들의 계층 구조로 이뤄진다.
- 트리 자료구조는 비선형 자료구조로 하나의 자료 뒤에 여러 개의 자료가 존재할 수 있는 자료구조다.
노드 객체들로 구성된 트리 자료구조를 DOM이라 한다. 노드 객체의 트리로 구조화되어 있기 때문에 DOM을 DOM 트리라고 부르기도 한다.

2. 노드 객체의 타입

다음 HTML 문서를 렌더링 엔진이 파싱한다고 생각해보자.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <link rel="stylesheet" href="style.css">
  </head>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
    <script src="app.js"></script>
  </body>
</html>

렌더링 엔진은 위 HTML 문서를 파싱하여 다음과 같이 DOM을 생성한다.

이처럼 DOM은 노드 객체의 계층적인 구조로 구성된다. 노드 객체는 종류가 있고 상속 구조를 갖는다.
노드 객체는 총 12개의 종류(노드 타입)가 있다. 이 중에서 중요한 노드 타입은 다음과 같이 4가지다.

2.1. 문서 노드(document node)

문서 노드는 DOM 트리의 최상위에 존재하는 루트 노드로서 document 객체를 가리킨다.
- document 객체는 브라우저가 렌더링한 HTML 문서 전체를 가리키는 객체로서 전역 객체 window의 document 프로퍼티에 바인딩되어 있다.
- 따라서 문서 노드는 window.document 또는 document로 참조할 수 있다.
브라우저 환경의 모든 자바스크립트 코드는 script 태그에 의해 분리되어 있어도 하나의 전역 객체 window를 공유한다.
- 즉, HTML 문서당 document 객체는 유일하다.
루트 노드이므로 DOM 트리의 노드들에 접근하기 위한 진입점 역할을 담당한다.
- 즉, 요소, 어트리뷰트, 텍스트 노드에 접근하려면 문서 노드를 통해야 한다.

2.2. 요소 노드(elemenet node)

요소 노드는 HTML 요소를 가리키는 객체다.
HTML 요소 간의 중첩에 의해 부자 관계를 가지며, 이 부자 관계를 통해 정보를 구조화한다.
- 따라서 요소 노드는 문서의 구조를 표현한다고 할 수 있다.

2.3. 어트리뷰트 노드(attribute node)

어트리뷰트 노드는 HTML 요소의 어트리뷰트를 가리키는 객체다.
어트리뷰트가 지정된 HTML 요소의 요소 노드와 연결되어 있다.
- 단, 요소 노드는 부모 노드와 연결되어 있지만 어트리뷰트 노드는 부모 노드와 연결되어 있지 않고 요소 노드에만 연결되어 있다.
- 즉, 어트리뷰트 노드는 부모노드가 없으므로 요소 노드의 형제 노드는 아니다.
- 따라서 어트리뷰트 노드에 접근하여 어트리뷰트를 참조하거나 변경하려면 먼저 요소 노드에 접근해야 한다.

2.4. 텍스트 노드(text node)

텍스트 노드는 HTML 요소의 텍스트를 가리키는 객체다.
문서의 정보를 표현한다.
요소 노드의 자식 노드이며, 자식 노드를 가질 수 없는 리프 노드(leaf node)다.
- 즉, 텍스트 노드는 DOM 트리의 최종단이다.
- 따라서 텍스트 노드에 접근하려면 먼저 부모 노드인 요소 노드에 접근해야 한다.

3. 노드 객체의 상속 구조

DOM을 구성하는 노드 객체는 자신의 구조와 정보를 제어할 수 있는 DOM API를 사용할 수 있다.
DOM을 구성하는 노드 객체는 ECMAScript 사양에 정의된 표준 빌트인 객체가 아니라 브라우저 환경에서 추가적으로 제공하는 호스트 객체다.
노드 객체도 자바스크립트 객체이므로 프로토타입에 의한 상속 구조를 갖는다. 노드 객체의 상속 구조는 다음과 같다.

모든 노드 객체는 Object, EventTarget, Node 인터페이스를 상속받는다.
- 노드 객체의 상속구조는 개발자 도구 Elements 패널 우측의 Properties 패널에서 확인할 수 있다.
DOM은 HTML 문서의 계층적 구조와 정보를 표현하는 것은 물론 노드 객체의 종류, 즉 노드 타입에 따라 필요한 기능을 프로퍼티와 메서드의 집합인 DOM API로 제공한다.
- 이 DOM API를 통해 HTML의 구조나 내용 또는 스타일 등을 동적으로 조작할 수 있다.

요소 노드 취득

HTML의 구조나 내용 또는 스타일 등을 동적으로 조작하려면 먼저 요소 노드를 취득해야 한다.
이를 위해 DOM은 요소 노드를 취득할 수 있는 다양한 메서드를 제공한다.

1. id를 이용한 요소 노드 취득

Document.prototype.getElementById 메서드는 인수로 전달한 id 어트리뷰트값을 갖는 하나의 요소 노드를 탐색하여 반환한다.
getElementById 메서드는 Document.prototype의 프로퍼티이므로 반드시 document를 통해 호출해야 한다.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
    <script>
      // id 값이 'banana'인 요소 노드를 탐색하여 반환한다.
      // 두 번째 li 요소가 파싱되어 생성된 요소 노드가 반환된다.
      const $elem = document.getElementById('banana');

      // 취득한 요소 노드의 style.color 프로퍼티 값을 변경한다.
      $elem.style.color = 'red';
    </script>
  </body>
</html>

id 값은 HTML 문서 내에서 유일한 값이어야 하며, class 어트리뷰트와는 달리 공백 문자로 구분하여 여러 개의 값을 가질 수 없다.
- 단, id가 여러개 존재해도 에러는 발생하지 않는다.
- 이러한 경우 첫 번째 요소 노드만 반환한다.
- 즉, getElementById 메서드는 언제나 단 하나의 요소 노드를 반환한다.
인수로 전달된 id 값을 갖는 HTML 요소가 존재하지 않는 경우 null을 반환한다.
HTML 요소에 id 어트리뷰트를 부여하면 id 값과 동일한 이름의 전역 변수가 암묵적으로 선언되고 해당 노드 객체가 할당되는 부수 효과가 있다.
- 단, id 값과 동일한 이름의 전역 변수가 이미 선언되어 있으면 이 전역 변수에 노드 객체가 할당되지 않는다.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <div id="foo"></div>
    <script>
      let foo = 1;

      // id 값과 동일한 이름의 전역 변수가 이미 선언되어 있으면 노드 객체가 재할당되지 않는다.
      console.log(foo); // 1
    </script>
  </body>
</html>

2. 태그 이름을 이용한 요소 노드 취득

Document.prototype/Element.prototype.getElementsByTagName 메서드는 인수로 전달한 태그 이름을 갖는 모든 요소 노드들을 탐색하여 반환한다.
여러 개의 요소 노드 객체를 갖는 DOM 컬렉션 객체인 HTMLCollection 객체를 반환한다.
- DOM 컬렉션 객체인 HTMLCollection 객체는 유사 배열 객체이면서 이터러블이다.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <ul>
      <li id="apple">Apple</li>
      <li id="banana">Banana</li>
      <li id="orange">Orange</li>
    </ul>
    <script>
      // 태그 이름이 li인 요소 노드를 모두 탐색하여 반환한다.
      // 탐색된 요소 노드들은 HTMLCollection 객체에 담겨 반환된다.
      // HTMLCollection 객체는 유사 배열 객체이면서 이터러블이다.
      const $elems = document.getElementsByTagName('li');

      // 취득한 모든 요소 노드의 style.color 프로퍼티 값을 변경한다.
      // HTMLCollection 객체를 배열로 변환하여 순회하며 color 프로퍼티 값을 변경한다.
      [...$elems].forEach(elem => { elem.style.color = 'red'; });
    </script>
  </body>
</html>

HTML 문서의 모든 요소를 취득하려면 인수로 *를 전달한다.
getElementsByTagNames 메서드는 Document.prototype / Element.prototype 각각 정의된 메서드가 존재한다.
- Document.prototype.getElementsByTagNames 메서드는 DOM의 루트 노드인 문서 노드, 즉 document를 통해 호출하며 DOM 전체에서 요소 노드를 탐색하여 반환한다.
- Element.prototype.getElementsByTagNames 메서드는 특정 요소 노드를 통해 호출하며, 특정 요소 노드의 자손 노드 중에서 요소 노드를 탐색하여 반환한다.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <ul id="fruits">
      <li>Apple</li>
      <li>Banana</li>
      <li>Orange</li>
    </ul>
    <ul>
      <li>HTML</li>
    </ul>
    <script>
      // DOM 전체에서 태그 이름이 li인 요소 노드를 모두 탐색하여 반환한다.
      const $lisFromDocument = document.getElementsByTagName('li');
      console.log($lisFromDocument); // HTMLCollection(4) [li, li, li, li]

      // #fruits 요소의 자손 노드 중에서 태그 이름이 li인 요소 노드를 모두
      // 탐색하여 반환한다.
      const $fruits = document.getElementById('fruits');
      const $lisFromFruits = $fruits.getElementsByTagName('li');
      console.log($lisFromFruits); // HTMLCollection(3) [li, li, li]
    </script>
  </body>
</html>

인수로 전달된 태그 이름을 갖는 요소가 존재하지 않는 경우 빈 HTMLCollection 객체를 반환한다.

3. class를 이용한 요소 노드 취득

Document.prototype / Element.prototype.getElementsByClassName 메서드는 인수로 전달한 class 어트리뷰트 값을 갖는 모든 요소 노드들을 탐색하여 반환한다.
- 공백으로 구분하여 여러 개의 class를 지정할 수 있다.
여러 개의 요소 노드 객체를 갖는 DOM 컬렉션 객체인 HTMLCollection 객체를 반환한다.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <ul>
      <li class="fruit apple">Apple</li>
      <li class="fruit banana">Banana</li>
      <li class="fruit orange">Orange</li>
    </ul>
    <script>
      // class 값이 'fruit'인 요소 노드를 모두 탐색하여 HTMLCollection 객체에 담아 반환한다.
      const $elems = document.getElementsByClassName('fruit');

      // 취득한 모든 요소의 CSS color 프로퍼티 값을 변경한다.
      [...$elems].forEach(elem => { elem.style.color = 'red'; });

      // class 값이 'fruit apple'인 요소 노드를 모두 탐색하여 HTMLCollection 객체에 담아 반환한다.
      const $apples = document.getElementsByClassName('fruit apple');

      // 취득한 모든 요소 노드의 style.color 프로퍼티 값을 변경한다.
      [...$apples].forEach(elem => { elem.style.color = 'blue'; });
    </script>
  </body>
</html>

getElementsByClassName 메서드도 Document.prototype / Element.prototype 각각 정의된 메서드가 존재하고 getElementsByTagNames와 동일하게 동작한다.
요소가 존재하지 않는 경우 빈 HTMLCollection 객체를 반환한다.

4. CSS 선택자를 이용한 요소 노드 취득

CSS 선택자(selector)는 스타일을 적용하고자 하는 HTML 요소를 특정할 때 사용하는 문법이다.

/* 전체 선택자: 모든 요소를 선택 */
* { ... }
/* 태그 선택자: 모든 p 태그 요소를 모두 선택 */
p { ... }
/* id 선택자: id 값이 'foo'인 요소를 모두 선택 */
#foo { ... }
/* class 선택자: class 값이 'foo'인 요소를 모두 선택 */
.foo { ... }
/* 어트리뷰트 선택자: input 요소 중에 type 어트리뷰트 값이 'text'인 요소를 모두 선택 */
input[type=text] { ... }
/* 후손 선택자: div 요소의 후손 요소 중 p 요소를 모두 선택 */
div p { ... }
/* 자식 선택자: div 요소의 자식 요소 중 p 요소를 모두 선택 */
div > p { ... }
/* 인접 형제 선택자: p 요소의 형제 요소 중에 p 요소 바로 뒤에 위치하는 ul 요소를 선택 */
p + ul { ... }
/* 일반 형제 선택자: p 요소의 형제 요소 중에 p 요소 뒤에 위치하는 ul 요소를 모두 선택 */
p ~ ul { ... }
/* 가상 클래스 선택자: hover 상태인 a 요소를 모두 선택 */
a:hover { ... }
/* 가상 요소 선택자: p 요소의 콘텐츠의 앞에 위치하는 공간을 선택
   일반적으로 content 프로퍼티와 함께 사용된다. */
p::before { ... }

Document.prototype / Element.prototype.querySelector 메서드는 인수로 전달한 CSS 선택자를 만족시키는 하나의 요소 노드를 탐색하여 반환한다.
- 만족시키는 요소가 여러 개인 경우 첫 번째 요소 노드만 반환
- 존재하지 않는 경우 null 반환
- 문법에 맞지 않는 경우 DOMException 에러가 발생

// class 어트리뷰트 값이 'banana'인 첫 번째 요소 노드를 탐색하여 반환한다.
const $elem = document.querySelector('.banana');

Document.prototype / Element.prototype.querySelectorAll 메서드는 인수로 전달한 CSS 선택자를 만족시키는 모든 요소 노드를 탐색하여 반환한다.
querySelectorAll 메서드는 여러 개의 요소 노드 객체를 갖는 DOM 컬렉션 객체인 NodeList 객체를 반환한다.
- NodeList 객체는 유사 배열 객체이면서 이터러블이다.
만족시키는 요소가 없을 경우 빈 NodeList 객체를 반환
문법에 맞지 않는 경우 DOMException 에러가 발생

// ul 요소의 자식 요소인 li 요소를 모두 탐색하여 반환한다.
const $elems = document.querySelectorAll('ul > li');

모든 요소 노드를 취득하려면 인수로 * 전달
querySelector 메서드 / querySelectorAll 메서드도 Document.prototype / Element.prototype에 정의된 메서드가 있고 동작은 위에서 언급했던 것과 같다.
id 어트리뷰트가 있는 요소 노드를 취득하는 경우 getElementById 메서드를 사용하고 그 외의 경우에는 querySelector, querySelectorAll 메서드를 사용하는 것을 권장한다.

5. 특정 요소 노드를 취득할 수 있는지 확인

Element.prototype.matches 메서드는 인수로 전달한 CSS 선택자를 통해 특정 요소 노드를 취득할 수 있는지 확인한다.

  const $apple = document.querySelector('.apple');

// $apple 노드는 '#fruits > li.apple'로 취득할 수 있다.
console.log($apple.matches('#fruits > li.apple'));  // true

이벤트 위임을 사용할 때 유용하다. (40장에서 살펴볼 예정)

6. HTMLCollection과 NodeList

DOM 컬렉션 객체인 HTMLCollection과 NodeList는 DOM API가 여러 개의 결과 값을 반환하기 위한 DOM 컬렉션 객체다.
모두 유사 배열 객체이면서 이터러블이다.
- 따라서 for ... of 문으로 순회할 수 있으며 스프레드 문법을 사용하여 간단히 배열로 변환할 수 있다.
중요한 특징은 노드 객체의 상태 변화를 실시간으로 반영하는 살아 있는 객체라는 것이다.
- HTMLCollection은 언제나 live 객체로 동작한다.
- 단, NodeList는 대부분의 경우 노드 객체의 상태 변화를 실시간으로 반영하지 않고 과거의 정적 상태를 유지하는 non-live 객체로 동작하지만 경우에 따라 live 객체로 동작할 때가 있다.

6.1. HTMLCollection

getElementsByTagNames, getElementsByClassName 메서드가 반환하는 HTMLCollection 객체는 노드 객체의 상태 변화를 실시간으로 반영하는 살아 있는 DOM 컬렉션 객체다.

<!DOCTYPE html>
<head>
  <style>
    .red { color: red; }
    .blue { color: blue; }
  </style>
</head>
<html>
  <body>
    <ul id="fruits">
      <li class="red">Apple</li>
      <li class="red">Banana</li>
      <li class="red">Orange</li>
    </ul>
    <script>
      // class 값이 'red'인 요소 노드를 모두 탐색하여 HTMLCollection 객체에 담아 반환한다.
      const $elems = document.getElementsByClassName('red');
      // 이 시점에 HTMLCollection 객체에는 3개의 요소 노드가 담겨 있다.
      console.log($elems); // HTMLCollection(3) [li.red, li.red, li.red]

      // HTMLCollection 객체의 모든 요소의 class 값을 'blue'로 변경한다.
      for (let i = 0; i < $elems.length; i++) {
        $elems[i].className = 'blue';
      }

      // HTMLCollection 객체의 요소가 3개에서 1개로 변경되었다.
      console.log($elems); // HTMLCollection(1) [li.red]
    </script>
  </body>
</html>

위 예제를 봤을 때 모든 red 값인 노드가 blue로 변경된다고 예상되지만 그렇지 않다.
- i가 0일 때 Apple이 blue로 바뀌면서 $elems에서 제외됨
- i가 1일 때 $elems에서 Apple이 제거되어 Banana, Orange 두 개가 남아있음
  - 즉, $elems[1]은 Banana가 아닌 Orange임
  - Orange가 blue로 바뀌면서 제거됨
- i가 2일 때는 i < $elems.length가 false가 되어 반복문이 종료됨
  - 따라서 Banana는 색이 변하지 않음

이처럼 HTMLCollection 객체는 실시간으로 노드 객체의 상태 변경을 반영하여 요소를 제거할 수 있기 때문에 HTMLCollection 객체를 for 문으로 순회하면서 노드 객체의 상태를 변경해야 할 때 주의해야 한다.
이 문제는 for 문을 역방향으로 순회하는 방법으로 회피할 수 있다.

// for 문을 역방향으로 순회
for (let i = $elems.length - 1; i >= 0; i--) {
  $elems[i].className = 'blue';
}

또는 while 문을 사용하여 HTMLCollection 객체에 노드 객체가 남아 있지 않을 때까지 무한 반복하는 방법으로 회피할 수도 있다.

// while 문으로 HTMLCollection에 요소가 남아 있지 않을 때까지 무한 반복
let i = 0;
while ($elems.length > i) {
  $elems[i].className = 'blue';
}

더 간단한 해결책은 부작용을 발생시키는 원인인 HTMLCollection 객체를 사용하지 않는 것이다.
- 즉, HTMLCollection 객체를 배열로 변환하여 사용하면된다.

// 유사 배열 객체이면서 이터러블인 HTMLCollection을 배열로 변환하여 순회
[...$elems].forEach(elem => elem.className = 'blue');

6.2. NodeList

HTMLCollection 객체의 부작용을 해결하기 위해 querySelectorAll 메서드를 사용하는 방법도 있다.
이때 NodeList 객체는 실시간으로 노드 객체의 상태 변경을 반영하지 않는 non-live 객체다.

// querySelectorAll은 DOM 컬렉션 객체인 NodeList를 반환한다.
const $elems = document.querySelectorAll('.red');

// NodeList 객체는 NodeList.prototype.forEach 메서드를 상속받아 사용할 수 있다.
$elems.forEach(elem => elem.className = 'blue');

하지만 childNodes 프로퍼티가 반환하는 NodeList 객체는 live 객체로 동작하므로 주의가 필요하다.

<!DOCTYPE html>
<html>
  <body>
    <ul id="fruits">
      <li>Apple</li>
      <li>Banana</li>
    </ul>
  </body>
  <script>
    const $fruits = document.getElementById('fruits');

    // childNodes 프로퍼티는 NodeList 객체(live)를 반환한다.
    const { childNodes } = $fruits;
    console.log(childNodes instanceof NodeList); // true

    // $fruits 요소의 자식 노드는 공백 텍스트 노드(39.3.1절 "공백 텍스트 노드" 참고)를 포함해 모두 5개다.
    console.log(childNodes); // NodeList(5) [text, li, text, li, text]

    for (let i = 0; i < childNodes.length; i++) {
      // removeChild 메서드는 $fruits 요소의 자식 노드를 DOM에서 삭제한다.
      // (39.6.9절 "노드 삭제" 참고)
      // removeChild 메서드가 호출될 때마다 NodeList 객체인 childNodes가 실시간으로 변경된다.
      // 따라서 첫 번째, 세 번째 다섯 번째 요소만 삭제된다.
      $fruits.removeChild(childNodes[i]);
    }

    // 예상과 다르게 $fruits 요소의 모든 자식 노드가 삭제되지 않는다.
    console.log(childNodes); // NodeList(2) [li, li]
  </script>
</html>

이처럼 예상과 다르게 동작할 때가 있어 다루기 까다롭고 실수하기 쉽다.
- 따라서 노드 객체의 상태 변경과 상관없이 안전하게 DOM 컬렉션을 사용하려면 HTMLCollection이나 NodeList 객체를 배열로 변환하여 사용하는 것을 권장한다.
- 모두 유사 배열 객체이면서 이터러블이므로 스프레드 문법이나 Array.from 메서드를 통해 간단히 배열로 변환할 수 있다.

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서론

노드

1. HTML 요소와 노드 객체

1.1 트리 자료구조

2. 노드 객체의 타입

2.1. 문서 노드(document node)

2.2. 요소 노드(elemenet node)

2.3. 어트리뷰트 노드(attribute node)

2.4. 텍스트 노드(text node)

3. 노드 객체의 상속 구조

요소 노드 취득

1. id를 이용한 요소 노드 취득

2. 태그 이름을 이용한 요소 노드 취득

3. class를 이용한 요소 노드 취득

4. CSS 선택자를 이용한 요소 노드 취득

5. 특정 요소 노드를 취득할 수 있는지 확인

6. HTMLCollection과 NodeList

6.1. HTMLCollection

6.2. NodeList

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