[자바 마스터북] 12장 디자인패턴 즐기기 - 생성

12.1 디자인 패턴의 기본

12.1.1 디자인 패턴이란?

우리가 프로그램을 작성할 때 완성되는 것은 '목적'과 '개발자'에 따라 천차만별이다. 그러나 이를 각각의 부품단위로 살펴보면 프로그램마다 비슷한 부분이 존재한다.

 

예를 들어, '어떤 상태가 바뀌었을 때 반응하는 클래스군 만들기'

'다른 팀이 만든 부품과의 중개를 하는 클래스 만들기',

'재귀적인 구조를 클래스로 표현하기'와 같은 것들이 있다.

 

이런 비슷한 목적에 대해 클래스 구조의 모범사례를 패턴으로 정리한 것이 디자인 패턴이다. 

이 중 가장 유명한 것이 'GoF 디자인 패턴'이며 객체지향 프로그래밍에 도움이되는 디자인 패턴 23가지를 소개한다.

23종류의 패턴은 크게 3가지로 분류되어 있다.

1. 객체의 '생성'에 관한 패턴
2. 프로그램의 '구조'에 관한 패턴
3. 객체의 '행동'에 관한 패턴

디자인 패턴을 사용하면 좋은점

1. 재사용성이 높고 유연성 있는 설계가 가능하다.

고수들이 잘 설계해둔 패턴을 사용하기 때문에 매우 유용하다.

 

2. 의사 소통이 쉬워진다.

자주 사용하는 특정 설계를 설명할 때 다른 기술자에게 이를 설명하기 위해 많은 부가설명을 해야하지만 '패턴'을 알고 있다면 이를 통해 소통이 가능하다.

 

12.2 생성에 관한 패턴

• 생성에 관한 디자인 패턴

AbstractFactory - 관련된 일련의 인스턴스를 상황에 따라 적절하게 생성하는 방법 제공.

Builder - 복합화된 인스턴스 생성 과정을 은폐한다.

Singleton - 특정 클래스에 대해 인스턴스가 하나임을 보장.

 

12.2.1 AbstractFactory 패턴 - 일련의 인스턴스군 모아서 생성하기

설정파일에 기재된 정보에 따라 DBMS를 수시로 바꿔서 사용할 수 있는 프로그램을 생각해보자. DBMS에 접근하기 위해서는 프로그램에서 커넥션 객체를 생성하여 데이터에 액세스하게 된다. 이 과정은 DBMS 마다 다르기 때문에 DBMS마다 연관된 인스턴스를 한꺼번에 생성하는 방법이 있다면 매우 편할 것이다.

 

AbstractFactory 패턴은 인스턴스의 생성을 전문으로 실시하는 클래스(Factory)를 준비하여 일관성을 유지해야하는 인스턴스들을 생성하기 위한 패턴이다.

 

• Factory.java

public interface Factory {
    Connection getConnection();

    Configuration getConfiguration();
}

DBMS가  생성해야하는 클래스를 메서드로 정의해두었다.

 

• createProduct() 에 대한 정의 (커넥션, 설정 등)

public abstract class Configuration {
    // 임의의 처리
}

public abstract class Connection {
    // 임의의 처리
}

 

 

• ConcreteFactory (구체적인 팩토리에 대한 구현)

// PostgreSQL을 생성하는 클래스
public class PostgreSQLFactory implements Factory{

    @Override
    public Connection getConnection() {
        return new PostgreSQLConnection();
    }

    @Override
    public Configuration getConfiguration() {
        return new POstgreSQLConfiguration();
    }
}

// MySQL을 생성하는 클래스
public class MySQLFactory implements Factory {

    @Override
    public Connection getConnection() {
        return new MySQLConnection();
    }

    @Override
    public Configuration getConfiguration() {
        return new MySQLConfiguration();
    }
}

 

• 생성해야하는 객체를 구현한 구현체들

public class MySQLConfiguration extends Configuration {
    //MySQL 설정 정보와 로딩 처리
}

public class MySQLConnection extends Connection {
    // MySQL의 커넥션 처리
}

public class POstgreSQLConfiguration extends Configuration {
    // PostgreSQL의 설정 정보의 로딩 처리
}

public class PostgreSQLConnection extends Connection {
    // PostgreSQL 커넥션 처리
}

 

• SampleMain.java

public class SampleMain {
    public static void main(String[] args) {
        String env = "PostgreSQL";
        Factory factory = createFactory(env);

        Connection connection = factory.getConnection();
        Configuration configuration = factory.getConfiguration();
    }

    private static Factory createFactory(String env) {
        switch (env) {
            case "PostgreSQL":
                return new PostgreSQLFactory();
            case "MySQL":
                return new MySQLFactory();
            default:
                throw new IllegalArgumentException();
        }
    }
}

메인 메서드에서는 "설정값"에 따라 각각의 DBMS에 대응되는 객체를 생성한다. 반환값을 공통의 추상적인 클래스로 구현했기 때문에 구현 내용을 신경쓰지 않고 커넥션 정보와 설정 정보를 취득할 수 있다.

 

https://sup2is.github.io/2020/06/22/abstract-factory-pattern.html

 

AbstractFactory 패턴은 관련된 일련의 인스턴스들을 모아서 생성하는 경우에 위력을 발휘한다. 환경이나 조건에 따라 처리 패턴을 전환하여 실행하는 구조를 실현할 때 프레임워크의 이용자가 구체적인 처리 내용을 의식하지 않고 호출할 수 있는 점이 장점이다.

 

12.2.2 Builder 패턴 - 복합화된 인스턴스 생성 과정을 은폐한다.

생성의 흐름을 공통화하기 위한 수단이 'Builder 패턴'이다. 복잡한 생산 과정이 필요한 인스턴스에 대해 그 생성과정을 은폐함으로써 동일과정으로 서로 다른 내부 형식의 인스턴스를 얻기 위한 패턴이다.

 

• Builder 인터페이스

public interface Builder {
    void createHeader();

    void createContents();

    void createFooter();

    Page getResult();
}

 

• Builder 인터페이스를 가지고 있는 Director 클래스 - 처리의 과정을 구현해둠.

public class Director {
    private Builder builder;

    public Director(Builder builder) {
        this.builder = builder;
    }

    public Page construct() {
        builder.createHeader();
        builder.createContents();
        builder.createFooter();

        return builder.getResult();
    }
}

 

• Page

public class TopPage extends Page{
    // 맨 위 페이지
}

public class Page {
    private String header;
    private String contents;
    private String footer;

    // getter, setter 생략.
}

 

• 빌더를 어떻게 구현할지에 대한 실제 처리 -> TopPageBuilder

public class TopPageBuilder implements Builder{
    private TopPage page;

    public TopPageBuilder() {
        this.page = new TopPage();
    }


    @Override
    public void createHeader() {
        this.page.setHeader("TOP Header");
    }

    @Override
    public void createContents() {
        this.page.setContents("TOP Contents");
    }

    @Override
    public void createFooter() {
        this.page.setFooter("TOP Footer");
    }

    @Override
    public Page getResult() {
        return this.page;
    }
}

 

• SampleMain.java

public class SampleMain {
    public static void main(String[] args) {
        Builder builder = new TopPageBuilder();
        Director director = new Director(builder);

        Page page = director.construct();
    }
}

디렉터에 구체적으로 구현되어진 빌더의 인터페이스 참조를 인자로 넘겨준다. 디렉터는 이를 통해 문서를 작성하는 과정을 처리할 수 있다.

어떻게 구현된 Builder를 넘겨주는냐에 따라 Page의 내용이 달라질 수 있다.

 

빌더 패턴을 이용하면 이용자가 생성 처리의 흐름을 의식하지 않고(Director처리) 개별 처리(Builder 구현)에만 주목하여 구현할 수 있는 것이 장점이다.

 

12.2.3 Singleton 패턴 - 특정 클래스에 대해 인스턴스가 하나임을 보장한다.

시스템 전체에 공통적으로 사용되는 설정 정보를 모아서 보관하는 클래스가 있다고 하자. 시스템에서 변경된 설정 내용도 보존할 필요가 있는 경우 설정 정보를 보관한 클래스가 여럿이 있게 된다면 '일관성이 없게 된다.' 그러면 우리는 시스템이 항상 동일한 하나의 인스턴스를 참조하도록 한다면 우리의 목적을 달성할 수 있다.

 

이를 실현하기 위한 수단이 바로 Singleton패턴이다. (특정 클래스의 인스턴스가 유일한 존재임을 보장하는 것)

 

public class Configure {
    private static Configure instance = new Configure();
    
    private Configure() {
        // 설정 정보를 읽어들이는 처리 
    }
    
    public static Configure getInstance() {
        return instance;
    }
}

 

public class SampleMain {
    public static void main(String[] args) {
        Configure configure = Configure.getInstance();
    }
}

 

getInstnace() 스태틱 메서드를 통해 Configure객체를 가져올 수 있다. 이 객체는 시스템에서 사용하는 유일한 Configure 객체이다.

 

단, Singleton 패턴을 이용하면 여러 작업이 동시에 인스턴스를 조작해도 무결성을 손상하지 않도록 인스턴스에 다중 접속을 예상한 배타적인 처리를 실시해야 한다는 점을 기억해두자.