디자인 패턴 Design Pattern

디자인 패턴이란?

세부적인 구현 방안을 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결방식 또는 예제이다. 

즉, SW를 설계할 때 특정 맥락에서 자주 발생하는 고질적인 문제들이 발생하였을 때 재사용할 수 있도록 만들어 놓은 해결책이다. 

• 문제 및 배경, 실제 적용된 사례, 재사용이 가능한 샘플 코드 등으로 구성
• '바퀴를 다시 발명하지 마라', 'Don't reinvent the wheel'
  • 문제가 발생하면 새로 해결책을 구상하는 것보다 문제에 해당하는 디자인 패턴을 참고하는 것이 더 효율적
• 한 패턴에 변형을 가하거나 특정 요구사항을 반영하면 유사한 형태의 다른 패턴으로 변화
• GoF(Gang of Four) in 1995
  • 처음으로 디자인 패턴을 구체화 및 체계화함
  • 가장 일반적인 사례에 적용될 수 있는 패턴들을 분류함으로써 지금도 소프트웨어 공학이나 현업에서 많이 사용되고 있음
• 생성패턴 5개, 구조 패턴 7개, 행위 패턴 11개로 총 23개의 패턴으로 구성

 

장단점

장점

• 구조 파악이 용이하다.
  • 범용적인 코딩 스타일
• 객체지향 설계 및 구현의 생산성을 높이는 데 적합
• 개발 시간과 비용 절약
  • 재사용으로 인해
• 개발자 간의 원활한 의사소통 가능
• 설계 변경 요청에 대한 유연한 대처 가능

단점

• 초기 투자 비용 부담
  • 요구 사항을 직관적으로 구현하는 것이 아닌 디자인 패턴에 맞게 구현해야 하기 때문에 초기에 노력과 시간이 비용 부담으로 작용할 수 있음
• 객체지향 기반의 애플리케이션 개발만 적합함

 

 

생성 패턴 Creational Pattern

객체의 생성과 참조 과정을 캡슐화하여 프로그램 구조에 영향을 크게 받지 않도록 하여 프로그램에 유연성을 준다.

객체의 생성 방식 결정

추상 팩토리 Abstract Factory	• 인터페이스를 통해 서로 연관, 의존하는 객체들의 그룹으로 생성하여 추상적으로 표현한다. • 연관된 서브 클래스를 묶어 한 번에 교체하는 것이 가능하다.
빌더 Builder	• 인스턴스를 건축하듯이 조합하여 객체를 생성한다.
팩토리 메소드 Factory Method	• 객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화한다. • 상위 클래스에서 인터페이스만 정의하고, 실제 생성은 서브 클래스가 담당한다. • 가상 생성자(Virtual Constructor) 패턴이라고도 한다.
프로토타입 Prototype	• 원본 객체를 복제하는 방법으로 객체를 생성한다. • 비용이 큰 경우 주로 사용한다.
싱글톤 Singleton	• 하나의 객체 생성 시 어디서든 참조할 수 있지만, 여러 프로세스가 동시에 참조할 수 없다. • 클래스 내에서 인스턴스가 하나뿐임을 보장하여 불필요한 메모리 낭비를 최소화할 수 있다.

 

구조 패턴 Structural Pattern

객체들을 조합하여 더 큰 구조로 만들 수 있게 하는 패턴이다. 

객체간의 관계를 조직

어댑터 Adapter	• 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변환한다. (for 호환성이 없는 클래스들) • 인터페이스가 일치하지 않을 때 이용
브리지 Bridge	• 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성한다. • 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현한다.
컴포지트 Composite	• 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용한다. • 객체들을 트리 구조로 구성하여 복합 객체 안에 복합 객체가 포함되는 구조로 구현 가능하다.
데코레이터 Decorator	• 객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능을 확장할 수 있다. • 객체에 부가적인 기능을 추가하기 위해 다른 객체를 덧붙이는 방식으로 구현한다.
퍼사드 Facade	• 복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위 인터페이스를 구성함으로써 서브 클래들의 기능을 간편하게 사용한다. • 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요하다.
플라이웨이트 Flyweight	• 가능한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약한다. • 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하다.
프록시 Proxy	• 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행한다. • 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체로의 접근 등에 주로 사용한다.

 

행위 패턴 Behavioral Pattern

객체들이 서로 상호작용하는 방법이나 책임 분배 방법을 정의한다.

하나의 객체로 수행할 수 없는 작업을 여러 객체로 분배하면서 결합도를 최소화할 수 있도록 도와준다.

객체의 행위를 조직, 관리, 연합

책임 연쇄 Chain of Responsibility	• 한 객체가 요청을 처리하지 못하면 다른 객체로 넘어간다. • 요청을 처리하는 각 객체들이 고리로 묶여있어 요청이 해결될 때 까지 고리를 따라 책임이 넘어간다.
커맨드 Command	• 요청을 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록 정보를 저장하거나 로그에 남긴다. • 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리하여 단순화한다.
인터프리터 Interpreter	• 문법 표현을 정의한다. • SQL이나 통신 프로토콜과 같은 것을 개발할 때 사용한다.
반복자 Iterator	• 자료구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 한다. • 내부 표현 방법의 노출 없이 순차적인 접근이 가능하다.
중재자 Mediator	• 복잡한 상호작용을 캡슐화하여 객체로 정의한다. • 객체들 간의 의존성을 줄여 결합도를 감소시킨다. • 객체 간의 통제와 지시의 역할을 수행한다.
메멘토 Memento	• 객체 내부 상태를 객체화함으로써 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 기능을 제공한다. • Ctrl + Z 같은 되돌리기 기능 개발할 때 주로 사용한다.
옵서버 Observer	• 객체의 상태가 변화하면 상속되어 있는 다른 객체에게 변화된 상태를 전달한다. • 분산된 시스템 간에 이벤트 생성 및 발행, 수신 시 주로 사용한다.
상태 State	• 객체 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리할 때 사용한다. • 객체 상태를 캡슐화하고 참조하는 방식으로 처리한다.
전략 Strategy	• 동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호 교환할 수 있도록 정의한다. • 클라이언트는 독립적으로 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있고, 클라이언트에 영향 없이 알고리즘 변경이 가능하다.
템플릿 메소드 Template Method	• 상위 클래스에서 골격을 정의하고, 하위 클래스에서 세부 처리를 구체화한다. • 공통된 내용(유사한 서브 클래스를 묶어)을 상위 클래스에서 정의함으로써 코드의 양을 줄이고 유지보수를 용이하게 한다.
방문자 Visitor	• 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성한다. • 분리된 처리 기능은 각 클래스에서 방문하여 수행한다.