1️⃣ 디자인패턴이란
개발하면서 발생하는 반복적인 문제들을 어떻게 해결할 것인지에 대한 해결방안
- 문제 및 배경, 실제 적용된 사례, 재사용이 가능한 샘플 코드 등으로 구성되어 있음
- 객체지향 4대 원칙(캡슐화, 상속, 추상화, 다형성)과 설계 원칙(SOLID)를 기반으로 구현되어 있음
- 즉, 4대 원칙은 요리 도구, 설계 원칙은 도구의 사용법, 디자인패턴은 레시피에 비유할 수 있음
- "바퀴를 다시 발명하지 마라(Don't reinvent the wheel)"라는 말과 같이, 개발 과정 중에 문제가 발생하면 새로 해결책을 구상하는 것보다 문제에 해당하는 디자인패턴을 참고하여 적용하는 것이 효율적
- 디자인패턴 중 가장 유명한 GoF의 디자인패턴은 유형에 따라 생성 패턴 5개, 구조 패턴 7개, 행위 패턴 11개 총 23개의 패턴으로 구성됨
2️⃣ 생성 패턴
싱글톤 패턴 (Singleton)
객체를 한 개만 생성되도록 하는 패턴
- 프로그램 내에서 하나로 공유를 해야하는 객체가 존재할 때, 해당 객체를 싱글톤으로 구현하여 모든 유저 또는 프로그램들이 해당 객체를 공유하며 사용함
- 메모리가 절약되며, 데이터 공유가 쉬움
- 멀티 스레딩 환경에서 동시성 문제가 발생할 수 있음
public class Singleton {
// 단 1개만 존재해야 하는 객체로 static으로 선언함
private static Singleton instance;
// private 생성자로 외부에서 객체 생성을 막아야 함
private Singleton() {
}
// 외부에서는 getInstance()로 객체를 반환함
public static Singleton getInstance() {
// instance가 null일 때만 생성함
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
return instance;
}
}
팩토리 메서드 패턴 (Factory Method)
객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화한 패턴
즉, 상위 클래스에서 인터페이스만 정의하고, 실제 생성은 서브 클래스가 담당함
추상 팩토리 패턴 (Abstract Factory)
구체적인 클래스에 의존하지 않고, 인터페이스를 통해 서로 연관/의존하는 객체들의 그룹으로 생성하여 추상적으로 표현함
빌더 패턴 (Builder)
복잡한 객체의 생성 과정과 표현 방법을 분리하여 다양한 구성의 인스턴스를 만드는 패턴
class StudentBuilder {
private int id;
private String name;
private String grade;
public StudentBuilder id(int id) {
this.id = id;
return this; // this란 StudentBuilder 객체를 말함
// 빌더 객체 자신을 리턴함으로써, 메서드 호출 후 연속적으로 빌더 메서드를 체이닝하여 호출할 수 있게 됨
}
public StudentBuilder name(String name) {
this.name = name;
return this;
}
public StudentBuilder grade(String grade) {
this.grade = grade;
return this;
}
// 최종 Student 객체를 만들어주는 builder 메서드
public Student build() {
return new Student(id, name, grade);
}
}public static void main(String[] args) {
Student student = new StudentBuilder()
.id(2016120091)
.name("홍길동")
.grage("Senior")
.build();
}
프로토타입 패턴 (Prototype)
원본 객체를 복제하는 방식으로 객체를 생성하는 패턴
일반적인 방법으로 객체를 생성하면 비용이 커질 경우 주로 이용함
3️⃣ 구조 패턴
어댑터 패턴 (Adapter)
호환성이 없는 클래스들의 인터페이스를 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변환해주는 패턴
- 자바의 I/O 라이브러리나 스프링 프레임워크에서 자주 볼 수 있음
- InputStreamReader는 바이트 스트림을 문자 스트림으로 변환하는 어댑터 역할을 함
- 스프링 프레임워크의 MVC 아키텍처에서 HandlerAdapter 인터페이스는 다양한 종류의 핸들러를 동일한 방식으로 처리하는데 활용됨
- 타겟(Target), 어댑티(Adaptee), 어댑터(Adapter), 클라이언트(Client)로 구성됨
- 클라이언트는 특정 작업을 요청하는 클래스, 타겟은 클라이언트가 직접적으로 호출하는 인터페이스를 의미함
- 어댑티는 아직 호환되지 않는 기존 클래스/인터페이스, 어댑터는 타겟 인터페이스를 구현하여 클라이언트 요청을 어댑터로 전달하는 클래스를 의미함
// 타겟 인터페이스
public interface Target {
void doSomething();
}
// 사용하려고 하지만, 아직 호환되지 않는 클래스
public class Adaptee {
public void performAction() {
System.out.println("Action performed!");
}
}// 어댑터 클래스
public class Adapter implements Target {
private final Adaptee adaptee;
public Adapter(Adaptee adaptee) {
this.adaptee = adaptee;
}
@Override
public void doSomething() {
adaptee.performAction();
}
}// 클라이언트에서 어댑터 사용
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Adaptee adaptee = new Adaptee();
Target target = new Adapter(adaptee);
target.doSomething();
}
}
브릿지 패턴 (Bridge)
구현부에서 추상층을 분리하여, 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성한 패턴
즉, 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현함
컴포지트 패턴 (Composite)
여러 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용하는 패턴
-> 객체를 트리 구조로 구성하여 디렉터리 안에 디렉터리가 있듯이 복합 객체 안에 복합 객체가 포함되는 구조를 구현할 수 있음
데코레이터 패턴 (Decorator)
객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능들을 확장할 수 있는 패턴
-> 임의의 객체에 부가적인 기능을 추가하기 위해 다른 객체들을 덧붙이는 방식으로 구현함
퍼사드 패턴 (Facade)
복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구성함으로써, 서브 클래스의 기능을 간편하게 사용할 수 있도록 하는 패턴
-> 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요함
플라이웨이트 패턴 (Flyweight)
인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니라, 가능한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약하는 패턴
-> 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하게 사용할 수 있음
프록시 패턴 (Proxy)
접근이 어려운 객체와 여기에 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 패턴
-> 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체로의 접근 등에 주로 이용함
4️⃣ 행위 패턴
옵저버 패턴 (Observer)
한 객체의 상태가 변화하면 객체에 상속되어 있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달하는 패턴
- 즉, 관찰 대상 Subject의 상태가 바뀌면 변경사항을 옵저버들한테 통보해주며, 통보를 받은 옵저버들은 값을 바꾸는 등 적절히 대응함
- 옵저버들은 언제든 Subject의 그룹에서 추가/삭제될 수 있음 (삭제되면 더이상 Subject의 정보를 받지 않음)
interface ISubject {
void registerObserver(IObserver o); // 옵저버 등록
void removeObserver(IObserver o); // 옵저버 삭제
void notifyObserver(); // 옵저버에게 이벤트 송신
}
class ConcreteSubject implements ISubject {
// 옵저버들을 등록하여 담는 클래스
List<IObserver> observers = new ArrayList<>();
@Override
public void registerObserver(IObserver o) {
observers.add(o);
}
@Override
public void removeObserver(IObserver o) {
observers.remove(o);
}
@Override
public void notifyObserver() {
for (IObserver o : observers) {
o.update();
}
}
}interface IObserver {
void update();
}
class ObserverA implements IObserver {
public void update() {
System.out.println("ObserverA 한테 이벤트 알림이 있습니다");
}
}
전략 패턴 (Strategy)
동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호교환할 수 있게 정의하는 패턴
즉, 클라이언트는 독립적으로 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향 없이 알고리즘의 변경이 가능함
커맨드 패턴 (Command)
요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록, 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그에 남기는 패턴
-> 요청에 사용되는 각종 명령어들을 추상 클래스와 구현체 클래스로 분리하여 단순화함
상태 패턴 (State)
객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용하는 패턴
객체 상태를 캡슐화하고 이를 참조하는 방식으로 처리함
책임 연쇄 패턴 (Chain of Responsibility)
요청을 처리할 수 있는 객체가 둘 이상 존재해, 한 객체가 처리하지 못하면 다음 객체로 넘어가는 형태의 패턴
즉, 요청을 처리할 수 있는 각 객체들이 고리로 묶여 있어 요청이 해결될 때까지 고리를 따라 책임이 넘어감
방문자 패턴 (Visitor)
각 클래스들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성하는 패턴
분리된 처리 기능은 각 클래스를 방문하여 수행함
인터프리터 패턴 (Interpreter)
언어에 문법 표현을 정의하는 패턴
-> SQL이나 통신 프로토콜과 같은 것을 개발할 때 사용함
메멘토 패턴 (Memento)
특정 시점에서의 객체 내부 상태를 객체화함으로써, 이후 요청에 따라 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 기능을 제공하는 패턴
중재자 패턴 (Mediator)
수많은 객체들 간의 복잡한 상호작용을 캡슐화하여 객체로 정의하는 패턴
객체 사이의 의존성을 줄여 결합도를 감소시킬 수 있음
템플릿 메서드 패턴 (Template Method)
상위 클래스에서 골격을 정의하고, 하위 클래스에서 세부 처리를 구체화하는 구조의 패턴
-> 유사한 서브 클래스를 묶어 공통된 내용을 상위 클래스에서 정의함으로써 코드의 양을 줄이고 유지보수를 용이하게 해줌
반복자 패턴 (Iterator)
자료구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 하는 패턴
내부 표현 방법의 노출 없이 순차적인 접근이 가능함
참고자료
https://ittrue.tistory.com/550
https://velog.io/@seongwon97/싱글톤Singleton-패턴이란
https://inpa.tistory.com/entry/GOF-💠-빌더Builder-패턴-끝판왕-정리
https://yozm.wishket.com/magazine/detail/2077/
https://inpa.tistory.com/entry/GOF-💠-옵저버Observer-패턴-제대로-배워보자
