[디자인 패턴 - 🧬 구조] 🌲 Composite Pattern

🧬 구조 패턴

🌲 Composite

Composite Pattern 이란?

Composite Pattern은 객체들을 트리 구조로 구성한 다음, 이러한 구조를 개별 객체인 것처럼 사용할 수 있는 구조 설계 디자인 패턴이다.

Problem

Composite Pattern을 사용하는 것은 어플리케이션의 핵심 모델을 트리로 나타낼 수 있는 경우에만 의미가 있다.

예를 들어, Product 및 Box라는 두 가지 유형의 객체가 있다고 가정해 보자.

Box에는 여러 Product와 여러 개의 작은 Box가 포함될 수 있다. 이러한 작은 상자에는 일부 Product 또는 더 작은 Box 등이 포함될 수 있다.

그 다음 이러한 클래스를 사용하는 주문 시스템을 만들기로 결정했다고 추가적으로 가정해 보자.

주문에는 박스 포장이 없는 Prodcut와, 작은 Box와 Product들로 채워진 Box가 포함될 수 있다.

이 때, 주문의 총 가격을 어떻게 결정해야할까?

당장 떠오르는 러프한 결정 방법으로는 포장된 상자를 모두 풀고 모든 제품을 살펴본 다음 합계를 계산하는 방법이 있다. 이 방법은 현실세계에서 이런식으로 할 수 있다.

하지만, 프로그램에서는 이건 그렇게 간단한 문제가 아니다.

그렇다면 어떤 해결 방법이 있을까?

Solution

Composite pattern을 적용한다면, 토탈 가격을 계산할 수 있는 공통 인터페이스를 선언하고 Product와 Box가 이를 구현하는 방식으로 문제를 해결할 수 있다.

이러한 구조는 어떻게 작동할까?

Product의 경우, 단순히 Product의 가격을 리턴한다.

Box의 경우 Box에 들어 있는 각 아이템들을 살펴보고 각각 아이템에 대한 가격을 모두 구한 다음 결과적으로 이 상자에 대한 토탈 가격을 리턴한다.

만약 Box의 아이템이 더 작은 Box라면, 재귀적으로 접근하여 작은 Box 또한 자신이 담겨있는 큰 Box와 동일한 매커니즘으로 가격을 구할 수 있다.

이러한 접근 방식의 가장 큰 장점은 트리를 구성하는 객체들의 구체적인 클래스에 대해 신경을 쓰지않아도 된다는 점이다.

Box속 객체가 Product인지 또 다른 Box인지 알 필요없이 공통 인터페이스를 통해 모두 동일하게 처리할 수 있다.

Structure

Composite Pattern의 구조는 위에서 설명했듯 트리구조이고, 크게 4가지로 구조를 구분할 수 있다.

1. Component : Component 인터페이스는 트리의 단일 객체(like Product)와 복합 객체(like Box) 모두에게 공통 인터페이스를 제공한다.
2. Leaf : Leaf는 일반적인 트리구조에서 Leaf Node와 같은 의미이다. Composite Pattern에서 Leaf는 트리의 단순 요소(like Product)만으로 이루어져 있으므로 대부분의 실제 작업을 수행한다.
3. Container : Container는 Composite와 동일한 의미이며, Container는 하위 요소들을 가진 요소(like 작은 Box를 가진 Box)이다.
   
   자식들의 구체적인 클래스를 알지못하며 공통 인터페이스를 통해 모든 하위 요소와 함께 작동한다.
   
   요청을 받으면 본인이 처리할 수 있는 부분은 직접 처리하고, 하위 요소중 자신과 같은 Container가 있다면 자식 Container에게 작업을 위임하여 결과를 리턴받고 결과를 종합하여 응답한다.
4. Client : Client는 Component 인터페이스를 통해 모든 구성요소와 함께 작동한다. 결과적으로 Client는 트리의 단순 요소 또는 복잡한 요소 모두에 대해 동일한 방식으로 작업할 수 있게된다.

Implementation

지금까지의 Product Box를 예시로 Composite Pattern을 간단하게 구현해보자.

Product.interface

public interface Products {
	int getPrice();
}

Product.class

public class Product implements Products{
	int price = 1000;

@Override
public int getPrice() {
	return this.price;
}

}

> Box.class
```java
import java.util.*;

public class Box implements Products{
	List<Products> products = new ArrayList<Products>();
	int price;
	
	public void addProduct(Products product) {
		products.add(product);
	}
	
	@Override
	public int getPrice() {
		for(Products product : products) this.price += product.getPrice();
		return this.price;
	}
}

Main.class

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Box box1 = new Box();
		box1.addProduct(new Product());
		box1.addProduct(new Product());
		box1.addProduct(new Product());

	Box box2 = new Box();
	box2.addProduct(new Product());
	box2.addProduct(new Product());
	box2.addProduct(box1);
	
	Box product = new Box();
	product.addProduct(new Product());
	product.addProduct(box2);
	
	System.out.println(product.getPrice());
}

}

> 출력 : 6000 

### Composite Pattern의 장단점
**장점**
- 객체들이 모두 같은 타입으로 취급되기 때문에 새로운 클래스 추가가 용이하다.
- 단일 객체, 복합 객체 구분하지 않고 코드 작성이 가능하다.

**단점**
- 설계를 일반화 시켜 객체간의 구분, 제약이 힘들다.

정리하자면, 컴포지트 패턴의 장점은 사용자 입장에서는 이게 단일 객체인지 복합 객체인지 신경쓰지 않고 사용할 수 있다는 장점이 있지만 설계가 지나치게 범용성을 갖기 때문에 새로운 요소를 추가할 때 복합 객체에서 구성 요소에 제약을 갖기가 힘들다.