디자인 패턴(Design Pattern)이란?
소프트웨어 개발 방법으로 사용되는 디자인패턴(Desigin Pattern)은 과거의 소프트웨어 개발 과정에서 발견된 설계의 노하우를 축적하여 그 방법에 이름을 붙여서 이후에 재사용하기 좋은 형태로 특정 규약을 만들어서 정리한 것이다. 이는 코드에서 반복되는 디자인 문제들을 해결하기 위해 맞춤화할 수 있는 미리 만들어진 청사진과 비슷하다.
표준화된 라이브러리들이나 함수들은 코드에 복사해 사용하지만 패턴들을 붙여넣기식으로 사용할 수 없다. 패턴은 재사용할 수 있는 코드 조각이 아니라 특정 문제를 해결하는 방식을 알려주는 일반적인 개념이다.
패턴은 알고리즘과 자주 혼동된다. 왜냐하면 두 개념 모두 알려진 문제에 대한 일반적인 해결책을 설명하기 때문입니다. 알고리즘은 어떤 목표를 달성하기 위해 따라야 할 명확한 일련의 절차를 정의하지만, 패턴은 특정한 상황에서 구조적인 문제를 해결하는 방식이다. 예를 들어 같은 패턴을 두 개의 다른 프로그램에 적용하면 두 프로그램의 코드는 다를 것이다.
알고리즘은 요리법에 비유할 수 있지만 패턴은 요리법이 아닌 청사진에 더 가깝다. 알고리즘과 요리법 둘 다 목표를 달성하기 위한 명확한 단계들이 제시되어 있다. 하지만 청사진은 결과와 기능들은 제시하나 구현 단계 및 순서는 사용자가 결정한다.
즉, 정리하자면 디자인 패턴이란 기존 환경 내에서 반복적으로 일어나는 문제들을 어떻게 풀어나갈 것인가에 대한 일종의 솔루션 같은 것이다. 디자인 패턴 계의 교과서로 불리는 [GoF의 디자인패턴]에서는 객체지향적 디자인 패턴의 카테고리를 "생성 패턴(Creational Pattern)", "구조 패턴(Structural Pattern)", "행동 패턴(Behavioral Pattern)" 3가지로 구분하도 있다.
디자인 패턴은 외우기보다는 어떠한 패턴이 있는지 알고 수많은 디자인 패턴에서 다양한 코딩 노하우를 습득하는것이 중요하다고 생각한다. "이 코드에는 무조건 이 패턴을 적용시킬거야!" 이것이 아니라 여러가지 패턴이 자연스럽게 내 코드에 녹아드는것이 좋다고 생각한다.
앞으로 다루게 될 패턴 포스팅에서는 다음의 네 가지 요소가 포함된다.
- 패턴 이름(Pattern Name)
- 패턴의 이름은 해당 패턴의 솔루션을 담고 있는 경우가 많다. 따라서 설계에 대한 생각을 더욱 쉽게 할 수 있고, 개발자들 간의 의사소통이 원활해진다. - 문제(Problem)
- 언제 패턴을 사용하는가를 서술하며 해결할 문제와 그 배경을 뜻한다. 문제를 제시함으로써 패턴을 적용하는 것이 의미 있는 사례를 소개하겠다. - 해법(Solution) 및 구현(Implementation)
- 앞서 2번에서 다룬 문제(Problem)에 대하여 어떻게 해결할 수 있을 것인가에 대해 해결책을 제시하고, Java를 통해 예제 코드를 제시하겠다. - 결과(Consequence)
- 디자인 패턴을 적용해서 얻는 결과와 장단점을 기술한다.
앞으로 정리하겠지만 각 패턴들에 대해 간단히만 알고 가보도록 하겠다.
디자인 패턴의 종류
생성 패턴(Creational Patterns)
객체 생성에 관련된 패턴이다. 객체의 생성과 조합을 캡슐화해 특정 객체가 생성되거나 변경되어도 프로그램 구조에 영향을 크게 받지 않도록 유연성을 제공한다.
종류
1. 싱글톤 패턴(Singleton) : 클래스의 인스턴스가 하나임을 보장하고 접근할 수 있는 전역적인 접근점을 제공하는 패턴으로, 디자인 패턴의 가장 많이 알려진 패턴.
2. 추상팩토리 패턴(Abstract Factory) : 구체적인 클래스를 지정하지 않고 관련성이 있거나, 독립적인 객체들을 생성하기 위한 인터페이스를 제공하는 패턴.
3. 빌더 패턴(Builder) : 복합 객체의 생성과정과 표현과정을 분리시켜 동일한 생성과정에서 다양한 표현을 생성할 수 있는 패턴.
4. 팩토리 메서드 패턴(Factory Method) : 객체를 생성하는 인터페이스를 정의하지만, 인스턴스를 만드는 클래스는 서브클래스에서 결정하도록 하는 패턴. 팩토리 메서드에서는 인스턴스를 만드는 것을 서브 클래스에서 하게 된다.
5. 원형 패턴(Prototype) : 생성할 객체의 종류를 명시하는 데 원형이 되는 예시물을 이용하고 새로운 객체를 이 원형들을 복사함으로써 생성하는 패턴.
구조 패턴(Structural Patterns)
클래스나 객체를 조합해 더 큰 구조를 만드는 패턴이다. 예를 들어 서로 다른 인터페이스를 지닌 2개의 객체를 묶어 단일 인터페이스를 제공하거나 서로 다른 객체들을 묶어 새로운 기능을 제공하는 패턴이다.
종류
1. 적응자 패턴(Adapter or Wrapper) : 클래스의 인터페이스를 사용자가 기대하는 다른 인터페이스로 변환하는 패턴으로, 호환성이 없는 인터페이스 때문에 함께 동작할 수 없는 클래스들이 함께 작동하도록 해주는 패턴.
2. 브리지 패턴(Bridge) : 구현부에 추상층을 분리하여 각자 독립적으로 변형할 수 있도록 하는 패턴. - 컴포지트 패턴(Composite) : 객체들의 관계를 트리 구조로 구성하여 부분-전체 계층을 표현하는 패턴으로, 사용자가 단일 / 복합객체 모두 동일하게 다루도록 하는 패턴.
3. 데코레이터 패턴(Decorator) : 주어진 상황 및 용도에 따라 어떤 객체에 책임을 덧붙이는 패턴으로, 기능확장이 필요할 때 서브클래스 대신 쓸 수 있는 대안이 될 수 있음음.
4. 퍼사드 패턴(Facade) : 서브시스템에 있는 인터페이스 집합에 통합된 하나의 인터페이스를 제공. 서브시스템을 좀 더 쉽게 사용하기 위해 고수준의 인터페이스를 정의.
5. 프록시 패턴(Proxy) : 어떤 다른 객체로 접근하는 것을 통제하기 위해 그 객체의 매니저 또는 자리 채움자를 제공하는 패턴.
행위 패턴(Behavioral Patterns)
객체나 클래스 사이의 알고리즘이나 책임 분배에 관련된 패턴이다. 한 객체가 혼자 수행할 수 없는 작업을 여러개의 객체로 어떻게 분배하는지, 또 그렇게 하면서도 객체 사이의 결합도를 최소화하는 것에 중점을 두는 방식이다.
종류
1. 옵저버 패턴(Observer) : 객체들 사이에 1 : N 의 의존관계를 정의하여 어떤 객체의 상태가 변할 때, 의존관계에 있는 모든 객체들이 통지받고 자동으로 갱신될 수 있게 만드는 패턴.
2. 상태 패턴(State) : 객체의 내부 상태가 변경될 때 행동을 변경하도록 허락. 객체는 자신의 클래스가 변경되는 것처럼 보이게 된다.
3. 스트레이트지 패턴(Strategy) : 동일 계열의 알고리즘들을 정의하고, 각각 캡슐화하며 이들을 상호교환 가능하도록 만드는 것이다. 알고리즘을 사용하는 사용자로부터 독립적으로 알고리즘이 변경될 수 있도록 하는 패턴.
4. 템플릿 패턴(Template) : 객체의 연산에서 알고리즘의 뼈대만 정의하고, 나머지는 서브클래스에서 이루어지게 하는 패턴. 템플릿 패턴은 알고리즘의 구조는 변경하지 않고 알고리즘의 각 단계를 서브클래스에서 재정의하게 된다.
5. 비지터 패턴(Visitor) : 객체구조를 이루는 원소에 대해 수행할 연산을 표현한다. 방문자는 연산에 적용할 원소의 클래스를 변경하지 않고 새로운 연산을 재정의 할 수 있다.
6. 역할 사슬 패턴(Chain of Responsibility) : 요청을 처리하는 기회를 하나 이상의 객체에 부여하여 요청을 보내는 쪽과 받는 쪽의 결합을 피하는 패턴. 요청을 받는 객체를 연쇄적으로 묶고 객체를 처리할 수 있을 때까지 요청을 전달한다.
7. 커맨드 패턴(Command) : 요청을 객체로 캡슐화하여 서로 다른 사용자의 매개변수화, 요청 저장 또는 로깅, 연산의 취소를 지원하게 만드는 패턴.
8. 인터프리터 패턴(Interpreter) : 주어진 언어에 대해서 문법을 위한 표현수단을 정의하고, 해당 언어로 된 문장을 해석하는 해석기를 사용하는 패턴.
9. 이터레이터 패턴(Iterator) : 내부 표현부를 노출하지 않고 어떤 객체 집합의 원소들을 순차적으로 접근할 수 있는 방법을 제공하는 패턴.
10. 미디에이터 패턴(Mediator) : 한 집합에 속해있는 객체들의 상호 작용을 캡슐화하는 객체를 정의하는 패턴. 중재자는 객체들이 직접 서로 참조하지 않도록함으로써 객체들간의 느슨한 연결을 촉진시키며 객체들의 상호작용을 독립적으로 다양화 시킬 수 있도록 해준다.
참고)
https://readystory.tistory.com/114
https://coding-factory.tistory.com/708