[Study] 디자인 패턴(Design Pattern)

 

1. 디자인 패턴

자주 사용하는 설계 형태를 정형화해서 이를 유형별로 설계 템플릿을 만들어둔 것으로, 소프트웨어 개발 중 나타나는 과제를 해결하기 위한 방법 중 한가지이다.

다시 말헤, 모듈 간의 관계 및 인터페이스를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제를 의미한다.

* 패턴 : 다양한 응용 소프트웨어 시스템들을 개발할 때 서로 간에 공통되는 설계 문제가 존재하는데, 각 해결책 사이에도 공통점이 있으며 이러한 유사점을 패턴이라고 한다.

- 개발자 간 원활한 의사소통, 소프트웨어 구조 파악 용이, 설계 변경에 대한 유연한 대처, 개발의 효율성, 유지보수성, 운용성 등 소프트웨어 품질 향상에 도움을 준다.

- 객체지향 프로그래밍 설계 시 유사한 상황에서 구조적인 문제를 해결할 수 있도록 방안을 제공해주며, GoF(Gang of Four) 분류가 가장 많이 사용된다.

 

---

2. 디자인 패턴을 사용할 때의 장점, 단점

 

장점	개발자 간의 원활한 의사소통을 지원한다. 소프트웨어 구조 파악이 쉽다. 재사용을 통한 개발 시간을 단축할 수 있다. 설계 변경 요청에 유연한 대처를 할 수 있다.
단점	객체지향 설계/구현 위주로 사용된다. 초기 투자 비용이 부담된다.

 

---

3. 디자인 패턴의 구성요소

[필수요소 4가지]

• 패턴의 이름 : 패턴을 부를 때 사용하는 이름과 패턴의 유형
• 문제 및 배경 : 패턴이 사용되는 분야 또는 배경, 해결하는 문제를 의미
• 해법 : 패턴을 이루는 요소들, 관계, 협동 과정
• 결과 : 패턴을 사용하면 얻게 되는 이점이나 영향

[추가 요소]

• 알려진 사례 : 간단한 적용 사례
• 샘플 코드 : 패턴이 적용된 원시 코드
• 원리, 정당성, 근거

---

4. GoF(Gang of Four) 디자인 패턴

객체지향 설계 단계 중 재사용에 관한 유용한 설계를 디자인 패턴화 하였다.

 

[생성 패턴]

• 객체를 생성하는 것과 관련된 패턴으로, 객체의 생성과 변경이 전체 시스템에 미치는 영향을 최소화하도록 만들어주어 유연성을 높일 수 있고 코드를 유지하기 쉬운 편이다.
• 객체의 생성과 참조 과정을 추상화함으로써 시스템을 개발할 때 부담을 덜어준다.
• 클래스나 객체의 생성과 참조과정을 정의하는 패턴

Factory Method	상위 클래스에서 객체를 생성하는 인터페이스를 정의하고, 하위 클래스에서 인스턴스를 생성하도록 하는 방식 즉, 상위 클래스에서는 인스턴스를 만드는 방법만 결정하고, 구체적인 클래스 이름은 뒤로 미룬다. 객체를 생성하는 인터페이스와 실제 객체를 생성하는 클래스 분리 가능 Virtual-Constructor(가상 생성자) 패턴이라도고 한다.
Singleton	'단독 개체', '독신자', '정확히 하나의 요소만 갖는 집합' 등의 의미 전역 변수를 사용하지 않고 객체를 하나만 생성하도록 한다. 생성된 객체를 어디에서든지 참조할 수 있도록 하는 패턴 불필요한 메모리 낭비를 최소화할 수 있음
Prototype	prototype을 먼저 생성하고 인스턴스를 복제하여 사용하는 구조 일반적인 방법으로 객체 생성 비용이 많이 소요되는 경우 주로 사용 객체를 생성할 때 갖추어야 할 기본 형태가 있을 때 사용
Builder	복잡한 인스턴스를 조립하여 만드는 구조 복합 객체를 생성할 때 객체를 생성하는 방법(과정)과 객체를 구현(표현)하는 방법을 분리   →  동일한 객체 생성에서도 서로 다른 결과를 만들어 낼 수 있음 작게 분리된 인스턴스를 조립하듯 조합하여 객체를 생성
Abstract Factory	구체적인 클래스에 의존하지 않고 서로 연관되거나 의존적인 객체들의 조합을 만드는 인터페이스를 제공하는 패턴 관련된 서브 클래스를 그룹지어 한 번에 교체할 수 있음

 

[구조 패턴]

• 클래스나 객체를 조합해 더 큰 구조를 만드는 패턴
• 복잡한 형태의 구조를 갖는 시스템을 개발하기 쉽게 만들어주는 패턴
• 새로운 기능을 가진 복합 객체를 효과적으로 작성할 수 있다.
  • ex) 서로 다른 인터페이스를 지닌 2개의 객체를 묶어 단일 인터페이스를 제공하거나 객체들을 서로 묶어 새로운 기능을 제공하는 패턴. 프로그램 내의 자료구조나 인터페이스 구조 등을 설계하는데 많이 활용

Composite	'합성의', '합성물', '혼합 양식' 사용자가 단일 객체와 복합 객체 모두 동일하게(구분 없이) 다루도록 한 것 일반적인 트리 구조, 디렉토리와 파일을 동일시해서 재귀적인 구조를 만들기 위한 설계 패턴
Adapter	기존에 구현되어 있는 클래스에 기능 발생 시 기존 클래스를 재사용할 수 있도록 중간에서 맞춰주는 역할 클래스 adapter 패턴 : 상속을 이용한 어댑터 패턴 인스턴스 adapter 패턴 : 위임을 이용한 어댑터 패턴
Bridge	기능 클래스 계층과 구현 클래스 계층을 연결하고, 구현부에서 추상 계층을 분리하여 각자 독깁적으로 변형할 수 있도록 해주는 패턴
Decorator	객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능들을 확장할 수 있는 패턴 임의의 객체에 부가적인 기능을 추가하기 위해 다른 객체들을 덧붙이는 방식으로 구현
Facade	'건물의 압쪽 정면(전면)' 복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구성함으로써 서브 클래스들의 기능을 간편하게 사용할 수 있는 패턴, 단순한 창구 역할 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요함 클래스 간 의존 관계가 줄어들고 복잡성이 낮아지는 효과
Flyweight	인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니고 가능한 한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약하는 패턴 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하게 사용
Proxy	'대리인'이라는 뜻으로, 뭔가를 대신해서 처리하는 것 접근이 어려운 객체와 여기에 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 패턴 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체로의 접근 등에 주로 이용

 

[행위 패턴]

• 반복적으로 사용되는 객체들의 상호작용을 패턴화한 것으로, 클래스나 객체들이 상호작용하는 방법과 책임을 분산하는 방법을 정의한다.
• 메세지 교환과 관련된 것으로, 객체 간의 행위나 알고리즘 등과 관련된 패턴을 말한다.

Chain of Responsibility (책임 연쇄)	요청을 처리할 수 있는 객체가 둘 이상 존재하여 한 객체가 처리하지 못하면 다음 객체로 넘어가는 형태의 패턴 요청을 처리할 수 있는 각 객체들이 고리(chain)로 묶여 있어 요청이 해결될 때까지 고리를 따라 책임이 넘어감
Iterator (반복자)	자료 구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 하는 패턴 내부 표현 방법의 노출 없이 순차적인 접근이 가능함
Command (명령)	요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그에 남기는 패턴 요청에 사용되는 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리하여 단순화함
Interpreter (해석자)	언어의 문법 표현을 정의하는 패턴 SQL 이나 통신 프로토콜과 같은 것을 개발할 때 문법 규칙을 클래스화한 구조
Memento (기록)	특정 시점에서의 객체 내부 상태를 객체화함으로써 이후 요청에 따라 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 기능을 제공하는 패턴 Ctrl+Z와 같은 되돌리기 기능을 개발할 때 주로 이용
Observer (감시자)	한 객체의 상태가 변화하면 객체에 상속되어 있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달하는 패턴 일대다의 의존성을 정의 주로 분산된 시스템 간에 이벤트를 생성·발생(publish)하고, 이를 수신(subscibe)해야 할 때 이용
State (상태)	객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용하는 패턴 객체 상태를 캡슐화하여 클래스화(state 인터페이스)함으로써 이를 참조하는 방식으로 처리함 변경 시 원시 코드의 수정을 최소화 할 수 있고, 유지보수를 쉽게 할 수 있음
Strategy (전략)	동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호 교환할 수 있게 정의하는 패턴 클라이언트는 독립적으로 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향 없이 알고리즘의 변경이 가능함 즉, 클라이언트에게 알고리즘이 사용하는 데이터나 그 구조를 숨겨주는 역할을 한다.
Visitor (방문자)	각 클래스들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성하는 패턴 분리된 처리 기능은 각 클래스를 방문(visit)하여 수행함 객체의 구조는 변경하지 않으면서 기능만 따로 추가하거나 확장할 때 많이 사용
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
Mediator (중재자)	수많은 객체들 간의 복잡한 상호작용(interface)을 캡슐화 하여 객체로 정의하는 패턴 객체 간의 통제와 지시의 역할을 하는 중재자를 두어 객체지향의 목표를 달성하게 해줌 객체 사이의 의존성을 줄여 결합도를 감소시킬 수 있음

 

---

5. 디자인 패턴 vs 아키텍처 패턴

• 아키텍처 패턴이 상위 설계에 이용된다.
• 아키텍처 패턴 : 시스템 전체 구조를 설계하기 위한 참조 모델
• 디자인 패턴 : 서브 시스템 내 컴포넌트와 그들 간의 관계를 구성하기 위한 참조모델

---

https://blog.naver.com/ju_ble/223444300291

네이버 블로그에  2024. 5. 12. 17:18 작성했던 글을 티스토리에 보기 편하게 옮김 !

[Study] 디자인 패턴(Design Pattern)