[TIL] 디자인 패턴(Design Pattern)

디자인 패턴(Design Pattern)

• 소프트웨어 공학의 소프트웨어 설계에서 공통으로 발생하는 문제에 대해 자주 쓰이는 설계 방법을 정리한 패턴
• 개발의 효율성과 유지보수성, 운용성이 높아지고 프로그램의 최적화에 도움을 줌

디자인 패턴 구성요소

• 패턴의 이름
• 문제 및 배경
• 솔루션
• 사례
• 결과
• 샘플 코드

디자인 패턴 유형

[목적에 따른 디자인 패턴 유형]

• 생성: 객체 인스턴스 생성에 관여, 클래스 정의와 객체 생성 방식을 구조화, 캡슐화를 수행하는 패턴
• 구조: 더 큰 구조 형성 목적으로 클래스나 객체의 조합을 다루는 패턴
• 행위: 클래스나 객체들이 상호작용하는 방법과 역할 분담을 다루는 패턴

[범위에 따른 디자인 패턴 유형]

• 클래스: 클래스 간 관련성(상속 관계를 다루는 패턴), 컴파일 타임에 정적으로 결정
• 객체: 객체 간 관련성을 다루는 패턴, 런타임에 동적으로 결정

디자인 패턴의 종류

[생성] - 생빌 프로 팩앱싱

• Builder: 복잡한 인스턴스를 조립하여 만드는 구조, 복합 객체를 생성할 때 객체를 생성하는 방법과 객체를 구현하는 방법을 분리하여 동일한 생성 절차에서 다른 표현 결과를 만듦(생성과 표기를 분리해서 복잡한 객체 생성)

• Prototype: 처음부터 일반적인 원형을 만들어 놓고, 그것을 복사한 후 필요한 부분만 수정하여 사용하는 패턴 (기존 객체를 복제함으로써 객체 생성)

• Factory Method: 상위 클래스에서 객체를 생성하는 인터페이스 정의(인스턴스 만드는 방법 결정), 하위 클래스에서 인스턴스 생성 (생성할 객체의 클래스를 국한하지 않고 객체 생성)

• Abstract Factory: 구체적인 클래스에 의존하지 않고 서로 연관되거나 의존적인 객체들의 조합을 만드는 인터페이스를 제공하는 패턴.

• Singleton: 전역 변수를 사용하지 않고 객체를 하나만 사용하도록 하며, 생성된 객체를 어디서든지 참조할 수 있도록 함(한 클래스에 한 객체만 존재)

[구조] - 구 브데 퍼플 프록 컴 어

• Bridge: 기능의 클래스 계층과 구현의 클래스 계층 연결, 구현부에서 추상 계층을 분리하여 추상화된 부분과 실제 구현 부분을 독립적으로 확장 (구현뿐만아니라 추상화된 부분까지 변경해야하는 경우 활용)

• Decorator: 기존에 구현되어있는 클래스에 필요한 기능을 추가해 나가는 설계 패턴, 기능 확장이 필요할 때 객체 간의 결합을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장할 수 있게 하여 상속의 대안으로 사용(객체의 결합을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장)

• Facade: 복잡한 시스템에 대하여 단순한 인터페이스를 제공함으로써 사용자와 시스템 간 또는 여타 시스템과의 결합도를 낮추어 시스템 구조에 대한 파악을 쉽게 함, 오류에 대해서 단위별로 확인할 수 있게 하며 사용자 측면에서 단순한 인터페이스 제공을 통해 접근성을 높일 수 있음

• Flyweight: 다수의 객체로 생성될 경우 모두가 갖는 본질적인 요소를 클래스화하여 공유함으로써 메모리 절약, '클래스의 경량화'를 목적(여러 개의 가상 인스턴스 제공하여 메모리 절감)

• Proxy: 실제 객체에 대한 대리 객체로 실체 객체에 대한 접근 이전에 필요한 행동을 취할 수 있게 만들며, 이 점을 이용해서 미리 할당하지 않아도 상관 없는 것들을 실제 이용할 때 할당하게 하여 메모리 용량을 아낄 수 있고, 정보 은닉의 역할도 수행(특정 객체로의 접근을 제어)

• Composite: 객체들의 관계를 트리 구조로 구성, 부분-전체 계층을 표현하는 패턴, 사용자가 단일 객체와 복합 객체 모두 동일하게 다루도록 하는 패턴(복합 객체와 단일 객체를 동일하게 취급)

• Adapter: 기존에 생성된 클래스 재사용할 수 있도록 중간에서 맞춰주는 역할을 하는 인터페이스를 만듦, 상속을 이용하는 클래스 패턴과 위임을 이용하는 인스턴스 패턴의 두 가지 형태로 사용(인터페이스가 호환되지 않는 클래스들을 함께 이용할 수 있도록 타 클래스의 인터페이스를 기존 인터페이스에 덧씌움)

[행위] - 행 미인이 템옵 스테 비커 스트 메체

• Mediator: 객체가 너무 많아지면 서로 간 통신을 위해 복잡해져 객체지향에서 가장 중요한 느슨한 결합의 특성을 해칠 수 있음 → 이를 해결하는 방법으로 중간에 이를 통제하고 지시하는 역할을 하는 중재자를 두어 중재자에게 모든 것을 요구하여 통신의 빈도를 줄여 객체 지향의 목표를 달성(상호작용의 유연한 변경을 지원)

• Interpreter: 언어의 다양한 해석, 구체적으로 구문을 나누고 그 분리된 구문의 해석을 맡는 클래스를 각각 작성하여 여러 형태의 언어 구문을 해석할 수 있게 만듦(문법 자체를 캡슐화)

• Iterator: 컬렉션 구현 방법을 노출시키지 않으면서 그 집합체 안에 들어있는 모든 항목에 접근할 방법 제공(내부구조를 노출하지 않고, 복잡 객체의 원소를 순차적으로 접근 가능)

• Template Method: 어떤 작업을 처리하는 일부분을 서브 클래스로 캡슐화해 전체 일을 수행하는 구조는 바꾸지 않으면서 특정 단계에서 수행하는 내역을 바꿈. 상위 클래스(추상 클래스)는 추상 메서드를 통해 기능의 골격을 제공, 하위 클래스(구체 클래스)의 메서드에는 세부 처리를 구체화하는 방식. 코드 양을 줄이고 유지보수를 용이하게 만듦(상위 작업의 구조를 바꾸지 않으면서 서브 클래스로 작업의 일부분 수행)

• Observer: 한 객체의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체들에게 연락이 가고 자동으로 내용 갱신, 일대다의 의존성을 가지며 상호작용하는 객체 사이에서는 가능하면 느슨하게 결합)객체의 상태 변화에 따라 다른 객체의 상태도 연동, 일대다 의존)

• State: 객체 상태를 캡슐화하여 클래스화함으로써 그것을 참조하게 함. 상태에 따라 다르게 처리할 수 있도록 행위 내용을 변경하여 변경 시 원시코드의 수정을 최소화할 수 있고, 유지보수의 편의성도 가짐(객체의 상태에 따라 행위 내용을 변경)

• Visitor: 각 클래스 데이터 구조로부터 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스를 만들어놓고 해당 클래스의 메서드가 각 클래스를 돌아다니며 특정 작업을 수행하도록 만듦, 객체의 구조는 변경하지 않으면서 기능만 따로 추가하거나 확장할 때 사용(특정 구조를 이루는 복합 객체의 원소 특성에 따라 동작을 수행할 수 있도록 지원)

• Command: 실행될 기능을 캡슐화함으로써 주어진 여러 기능을 실행할 수 있는 재사용성이 높은 클래스를 설계하는 패턴으로 하나의 추상 클래스에 메서드를 만들어 각 명령이 들어오면 그에 맞는 서브 클래스가 선택되어 실행(요구사항을 객체로 캡슐화)

• Strategy: 알고리즘 군을 정의하고 같은 알고리즘을 각각 하나의 클래스로 캡슐화, 필요할 때 서로 교환해서 사용할 수 있게 함. (행위 객체를 클래스로 캡슐화해 동적으로 행위를 자유롭게 변환)

• Memento: 클래스 설계 관점에서 객체의 정보를 저장할 필요가 있을 때 적용, Undo 기능을 개발할 때 사용(객체를 이전 상태로 복구시켜야 하는 경우 '작업취소(Undo)' 요청)

• Chain of Responsibility: 정적으로 어떤 기능에 대한 처리의 연결이 하드코딩 되어 있을 때 기능 처리의 연결 변경이 불가능한데 이를 동적으로 연결되어 있는 경우에 따라 다르게 처리될 수 있도록 연결(한 요청을 2개 이상의 객체에서 처리)