Composite Pattern

🌟 Composite Pattern?

컴포지트 패턴은 구조 패턴 중 하나로, 사용자가 복합 객체(group of object) 나 단일 객체를 동일하게 취급하는 것을 목적으로 한다. 객체들의 관계를 트리 구조로 구성하여 부분-전체(whole-part) 계층을 표현하는 패턴이다.

✅ 구조 패턴
구조 패턴은 작은 클래스들을 상속과 합성을 이용해 더 큰 클래스를 생성하는 방법을 제공하는 패턴이다. 이 패턴을 사용하면 독립적으로 개발한 클래스 라이브러리를 하나처럼 사용할 수 있다. 또 여러 인터페이스를 합성해 서로 다른 인터페이스들의 동일한 추상을 제공한다. 런타임 단계에서 복합 방법이나 대상을 변경할 수 있다는 점에서 유연성을 갖는다.

✅ 부분-전체 계층
이 용어는 작은 것을 기반으로 더 큰 물체를 구성하는 걸 나타낸다.
컴포지트 패턴의 맥락에서 크고 작은 객체는 모두 같은 클래스의 인스턴스다.
시스템은 하위 시스템 또는 구성요소로 구성된다. 구성요소는 더 작은 구성요소로 더 나눌 수 있다. 이것이 부분-전체 계층이다. 합성(composite)의 목적은 객체를 트리 구조로 구성해서 부분-전체 계층 구조를 나타내는 것이다.

간단히 정리하면, 컴포지트 패턴은 작은 객체들을 트리 구조 형태로 엮어서 큰 프로그램을 만들 때 사용할 수 있는 패턴이다.

• Component : 모든 component 들을 위한 추상화된 개념으로써, Leaf 클래스와 Composite 클래스에 공통적인 인터페이스를 정의한다. 또한 자식 컴포넌트에 접근, 관리하기 위한 인터페이스 선언한다.

• Leaf : Composite 객체의 부품으로 설정된다. Leaf에는 자식이 없고 컴포지션의 객체 동작을 정의한다. 이 클래스들을 쌓아서 하나의 구성물을 만든다.

• Composite : 복수 개의 Component를 갖도록 정의된다. 그러므로 복수 개의 Leaf, 심지어 복수 개의 Composite 객체를 부분으로 가질 수 있다. 자식이 있는 컴포넌트의 동작 정의하고 컴포넌트 인터페이스에서 자식 관련 작업 구현한다. 즉, Composite 클래스는 Component 객체 자식들을 유지하며 operation() 과 같은 요청을 통해 자식들에게 전달한다.

• 사용자 : 컴포넌트 인터페이스를 통해 컴포지션의 객체를 조작한다.
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✨ 객체 다이어그램 예시 ✨

사용자는 트리 구조에서 최상단에 존재하는 "Composite1"에 요청을 보낸다. 그러면 "Component" 인터페이스를 구현한 객체들은 트리 구조를 토대로 위에서 아래 방향으로 모든 자식 요소에게 전달하게 된다. 이것은 런타임에서 일어나는 행위라고 보면 된다.

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🌟 Composite Pattern의 사용

• 컴포지트 패턴을 사용하면 좋은 경우
  컴포지트 패턴은 사용자가 객체의 구성, 개별 객체 간의 차이를 무시해야 할 때 써야 한다. 개발자가 같은 방식으로 여러 객체를 쓰고 있으며 각각을 처리하기 위해 거의 동일한 코드를 쓰는 경우가 많다면 기본(primitives) 및 복합을 같은 종류로 취급하는 것이 덜 복잡하다.

• 컴포지트 패턴을 사용하면 좋은점
  1. 객체 수가 적으면 메모리 사용량이 줄고 OutOfMemoryError 같은 메모리 관련 오류가 발생하지 않게 관리할 수 있다.
  2. 객체를 공유함으로써 프로그램 실행 시간을 줄일 수 있다.

• 컴포지트 패턴이 권장되지 않는 경우
  1. 컴포지트 패턴을 쓰면 복합 컴포넌트의 유형을 제한하기가 어려워진다. 따라서 객체의 전제 또는 부분 계층을 나타내지 않으려는 경우엔 쓰지 말아야 한다.
  2. 컴포지트 패턴은 디자인을 지나치게 일반적으로 만들 수 있다. 때로는 컴포지트에 특정 컴포넌트만 포함되기를 원할 수 있다. 컴포지트 패턴을 쓰면 이런 제약 조건을 적용하기 위해 타입 시스템에 의존할 수 없다. 대신 런타임 검사를 써야 한다.
  

✅ 타입 시스템
타입은 프로그램의 ‘올바른 동작’이 무엇인지에 대한 프로그래머의 의도를 인코딩하는 역할을 한다. 주석이나 변수명과 다르게 타입은 프로그램의 실제 동작과 일정 수준 이상으로 동떨어질 수 없다는 것이 보장된다. 타입 시스템은 프로그램 내에 타입을 이용해 기술된 프로그래머의 여러 의도가 말이 되는지, 서로 모순을 일으키지 않는지 검사(type check)를 하는 검사원이다.
ex) TypeError: "x" is not a function

✅ 런타임 검사
런타임 오류 검사를 사용하면 특정 종류의 런타임 오류가 보고되도록 프로그램을 빌드할 수 있다. 컴파일러가 컴파일을 진행하면서 잘못된 부분을 찾을 수 있게 하는 것이 런타임에 검사하도록 하는 것보다 좋은 방법이다. 런타임 검사는 컨트롤과 데이터에 의존적이기 때문에, 완벽하게 대비하기 힘들다. 반대로 컴파일 시의 검사는 컨트롤과 데이터에 의존하지 않기 때문에 비교적 완벽한 신뢰를 줄 수 있다.

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🌱 참고 자료

1. 디자인 패턴 - 컴퍼지트 패턴 (Composite Pattern)
2. 컴포지트 패턴(Composite pattern)이란?
3. 컴포지트 패턴(Composite Pattern) :: 마이구미
4. 타입과 타입 시스템 : 연재를 시작하며
5. 런타임 오류보다는 컴파일이나 링크 타임 오류가 낫다.