디자인 패턴

위키백과에 따르면 소프트웨어 공학에서 s/w 디자인에서 특정 문맥에서 공통적으로 발생하는 문제애 대해 재사용 가능한 해결책이라고 한다.

즉, 좋은 코드를 설계하기 위한 설계 디자인 방법론

좋은 코드란?
확장과 수정에 용이하여 유지보수 비용이 적게들어가는 코드로 객체간의 응집도는 높고 결합도는 낮은 코드

SOLID 원칙

객체지향 방법론에서의 좋은 코드 설계를 위한 원칙

Single Responsibility Principle : 단일 책임 원칙
- 클래스나 함수는 하나의 기능(책임)만 가져야 한다.
Open-Closed Priniple : 개방 폐쇄 원칙
- 변경에는 닫혀있고, 추가나 확장에는 열려있어야 한다.
Liskov Substitution Principle : 리스코프 치환 원칙
- 자식 클래스는 부모클래스에서 가능한 행위를 수행가능해야 한다. ( 파생클래스를 만들때, 올바른 상속 관계인가? )
Dependency Iversion Principle : 의존 역전 원칙
- 자신보다 변화하기 쉬운것에 의존하지 않고 어려운것에 의존해야 한다. (추상 클래스나, 인터페이스에 의존)
Interface Segreation Principle : 인터페이스 분리 원칙
- 클라이언트가 자신이 이용하지 않는 메서드에 의존하지 않아야 한다. (필요한 메서드만 이용)

GoF(Gang of Four) 디자인 패턴

생성 패턴	구조 패턴	행동 패턴
Singleton	Adapter	Strategy
Factory Methods	Bridge	Template Methods
Abstract Factory Methods	Composite	Observer
Builder	Decorator	State
Prototype	Facade	Command
	Flyweight	Visitor
	Proxy	Interpreter
		Iterator
		Mediator
		Memento
		Chain of Responsibiltiy

생성 패턴

구조 패턴

행동 패턴

Singleton

Adapter

Strategy

Factory Methods

Bridge

Template Methods

Abstract Factory Methods

Composite

Observer

Builder

Decorator

State

Prototype

Facade

Command

Flyweight

Visitor

Proxy

Interpreter

Iterator

Mediator

Memento

Chain of Responsibiltiy

생성 패턴

Abstract-Factory

추상 팩토리

많은 수의 연관된 서브 클래스를 특정 그룹으로 묶어 한번에 교체 할 수 있도록 만드는 것으로 팩토리메서드 패턴과 누가 상위호환이냐 할 것 없이 다른 개념

컴퓨터를 예로 들면 한개의 컴퓨터를 만들기 위한 부품들을 모두 클래스로 분리해서 컴퓨터를 만드는 것이 아닌 공통적인 부분은 하나의 추상 객체로 묶어 인스턴스 생성과정에서 한번에 교체할 수 있게 만드는 방법

연관된 객체를 한번에 여러개 생성할 수 있는 방법

Factory-Method

객체를 만들어 반환하는 함수를 제공하여 초기화 과정을 외부에서 보지 못하게 숨기고 반환 타입을 제어하는 방법 (단일 책임 원칙을 위반할수 있다.)

조건에 따라 다르게 객체를 생성할때 new 연산자와 같이 직접하지 않고 팩토리라는 클래스에 위임하여 이 클래스가 생성하도록 하는 방식

거의 생성되는 객체는 하나의 객체

Builder

인스턴스를 생성자를 통해 직접 생성하지 않고 빌더라는 내부 클래스를 통해 간접적으로 생성하게 하는 패턴

Lombok을 이용하면 @Builder로 생성이가능하다. 객체를 생성후 변경 불가능 상태로 만들어 불변성을 유지

목적

클래스와 사용대상의 결합도를 낮추기 위해
생성자에 전달하는 인수에 의미 부여를 위해

Prototype

원본을 만들어 놓고 원본 객체를 복사하여 사용하는 방식

Singleton

클래스의 객체를 하나만 만들어야 하는 경우에 사용 (하나의 인스턴스만 갖는 경우)

생성자를 클래스 자체 내부에서만 사용할 수 있도록 private,final등으로 접근 제한을 해야 다른 곳에서의 접근을 막아야 한다.

구현 방법

Eager Initialization (사전 초기화) : 클래스 로딩시에 인스턴스를 생성하는 방법 ( 클래스 내부에서 인스턴스를 생성)
인스턴스를 실제로 사용하지 않는다몀 불필요한 연산과 메모리 낭비
Lazy Initialization (지연 초기화) : 인스턴스를 실제로 사용할 시점에서 인스턴스를 생성하는 방법으로 인스턴스를 실제로 사용하지 않는다면 메모리와 연산량을 아낄 수 있으나 이중 객체 생성 문제 발생할 가능성이 높다.

구조 패턴

Facade

복잡한 호출과정을 대신 처리해주는 wrapper객체를 따로 만드는 것으로 함수 호출 비용을 줄이거나 쉽게 사용 가능하게 해준다.

여러 클래스를 감싼 클래스 생성

하위 모듈을 건드릴 수 없는 외부 라이브러리나 추상화 계층을 구분하고 싶거나, 크로스플랫폼 기술 구현등의 이유로 객체를 따로 만들어 이용

Proxy

연산을 수행 할때 객체 스스로가 직접 처리하지 않고 중간에 다른 숨겨진 객체를 통해 처리하는 방법

행위 패턴

iterator

반복자라는 뜻으로 객체지향언어에서 가장 접하기 쉬운 패턴이고 고전적인 패턴이다.

index를 통해 자료구조를 접근하지 못할때, 반복자를 사용하고 이는 인터페이스로 미리 정의 해둔 메서드들의 집합.

Iterator<Object> iterator = collection.iterator();
while(iterator.hasNext() == true) {
  Object object = iterator.next();
  object.doSomething();
}

for문을 통한 접근이 가능하다면 for문이 더 빠르다. (캐시 메모리의 효과를 많이 받기 때문)

Template-Methods

전체적인 레이아웃을 통일시키지만 상속받는 클래스가 유연성을 가질 수 있게 만드는 패턴

Static Factory Method

GOF의 Factory Method패턴과는 다른 패턴으로 클래스 내부에 생성자대신에 of/from과 같은 이름을 갖는 정적생성 매서드를 만드는 것

이가 갖는 장점은 이름이 없는 생성자에 비해 이름을 갖을 수 있다.

User user = new User(1232,"홍길동","1234");
User user = User.ofIdNamePass(1232,"홍길동","1234");

위는 극단적인 예시로 생성자를 통한 방법보다 이름이 있는 메서드를 이용하는 것이 더 직관적인 것을 볼 수 있다.

private static class IntegerCache {
  static final int low = -128;
  static final int high;
  static final Integer[] cache;
  //...
 }

public static Integer valueOf(int i) {
  if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
    return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
  return new Integer(i);
}

비교적 자주 사용하는 Integer의 valueOf도 정적팩토리메서드이며 메서드 내부를 보면 인수가 -128~ 127을 갖을때는 미리 만들어둔 객체를 넘겨주면서 새로운 인스턴스를 생성하지 않아도 되는 장점이 존재한다. (위 숫자는 개발하면서 많이 사용되는 숫자로 미리 Integer로 Wrapper해둔 객체를 생성해 가지고 있는 것이다.)

@Test
void Test() throws Exception{
  Integer a = 128;    //Integer a = Integer.valueOf(128);
  Integer b  = 128;   //Integer b = Integer.valueOf(128);
  System.out.println(a == b);  //false
}

우리가 알고있는 일반적인 자바 상식으로는 Integer객체로 생성한 a,b는 각각의 다른 인스턴스이기에 메모리주소를 비교하는 ==연산 수행시 위와 같이 false가 나오고 위 연산도 컴파일타임에 valueOf로 한번 감싸져 새로운 인스턴스가 생성되기에 false가 반환된다.

@Test
void Test() throws Exception{
  Integer a = 127;    //Integer a = Integer.valueOf(128);
  Integer b  = 127;   //Integer b = Integer.valueOf(128);
  System.out.println(a == b);  //true
}

하지만 캐싱되어있는 범위의 숫자는 이미 캐싱되어있는 인스턴스를 반환하기에 true가 되는 것을 볼 수 있다.

여기서 컴파일 타임에 자동으로 Wrapper class와 primitive class 사이에 변환시켜주는 것을 auto-boxing/auto-unboxing이라고 한다.
auto-boxing => Integer a = 18; //Ineger a = Integer.valueOf(18);
auto-unboxing => int b = a; //int b = a.intValue();

또 정적 탬플릿 매서드의 특징으로 클래스 내부의 메서드이다 보니 꼭 해당 클래스만의 return을 갖는 것이 아닌 하위 클래스를 반환 할 수도 있기 때문에 상황에 따른 선택의 폭이 넓어질 수 있다.

단점으로는 API명세에는 잘 표현되지 않기때문에 다른 사람이 사용할때 직접 찾아봐야하는 점이 존재하고 이 때문에 이름을 짓는 방법에 대해 약속을 하고 있다.

Reference

https://dailyheumsi.tistory.com/148

https://namu.wiki/w/%EB%94%94%EC%9E%90%EC%9D%B8%20%ED%8C%A8%ED%84%B4#s-3.1

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Last updated 2 years ago