[공부] 디자인 패턴에 대한 이해

서론

럭스로보 CEO 오상훈님이 학교로 와서 강연을 해주셨다. 그냥 인생 이야기를 들려주셨는데, 매사 진심인 모습이 인상깊었다. 나도 저런 인재가 되기 위해 CS를 갈고 닦아야겠다 마음먹고 미뤄뒀던 디자인 패턴을 공부하려고 한다

디자인 패턴

디자인 패턴을 사용하는 이유는, 검증된 디자인 패턴을 적용해 빠르고 쉽게 효율적인 코드를 작성할 수 있기 때문이다.

디자인 패턴은 3가지 구조를 가진다

콘텍스트 : 문제가 발생해, 디자인 패턴이 적용 될 수 있는 상황
문제 : 패턴을 통해 해결될 필요가 있는 디자인 이슈
해결 : 문제를 해결하도록 설계를 구성하는 요소들과 그 요소들 사이의 관계, 책임, 협력 관계

싱글톤 패턴은 클래스의 인스턴스가 오직 하나만 생성되도록 보장한다

아래와 같은 상황에서 사용한다

전역적으로 접근 가능한 단일 인스턴스가 필요할 때
중앙 제어가 필요할 때
인스턴스 생성 비용이 높은 객체일 때

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

팩토리 메소드 패턴은 객체 생성 로직을 서브클래스로 분리한다

아래와 같은 상황에서 사용한다

객체 생성 로직을 분리하여 유연성 확보가 필요할 때
정확한 클래스를 알 필요 없이 인터페이스만 알면 될 때
코드의 결합도를 감소시켜야 할 때

interface Product {
    void operation();
}

class ConcreteProduct implements Product {
    public void operation() {
        // 구체적인 제품 로직
    }
}

abstract class Creator {
    public abstract Product createProduct();
}

class ConcreteCreator extends Creator {
    public Product createProduct() {
        return new ConcreteProduct();
    }
}

빌더 패턴은 복잡한 객체를 단계별로 생성한다

아래와 같은 상황에서 사용한다

복잡한 객체 생성 과정을 단계별로 분리해야 할 때
같은 생성 과정으로 다양한 객체를 생성 할 수 있을 때
불완전한 객체 생성을 방지 할 때

class Product {
    private String partA;
    private String partB;

    public void setPartA(String partA) {
        this.partA = partA;
    }

    public void setPartB(String partB) {
        this.partB = partB;
    }
}

interface Builder {
    void buildPartA();
    void buildPartB();
    Product getResult();
}

class ConcreteBuilder implements Builder {
    private Product product = new Product();

    public void buildPartA() {
        product.setPartA("Part A");
    }

    public void buildPartB() {
        product.setPartB("Part B");
    }

    public Product getResult() {
        return product;
    }
}

class Director {
    public void construct(Builder builder) {
        builder.buildPartA();
        builder.buildPartB();
    }
}

어댑터 패턴은 호환되지 않는 인터페이스를 함께 작동하도록 변환합니다

아래와 같은 상황에서 사용한다

호환되지 않는 인터페이스 간 협력 가능
기존 코드 재사용 가능
레거시 시스템과 신규 시스템 통합 용이

interface Target {
    void request();
}

class Adaptee {
    public void specificRequest() {
        // 특정 기능 구현
    }
}

class Adapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;

    public Adapter(Adaptee adaptee) {
        this.adaptee = adaptee;
    }

    public void request() {
        adaptee.specificRequest();
    }
}

데코레이터 패턴은 객체에 동적으로 새로운 책임을 추가한다

아래와 같은 상황에서 사용한다

상속 없이 객체에 동적으로 기능 추가
각 기능을 개별 클래스로 분리하여 단일 책임 원칙 준수
다양한 조합의 기능 구현 가능

interface Component {
    void operation();
}

class ConcreteComponent implements Component {
    public void operation() {
        // 기본 기능 구현
    }
}

abstract class Decorator implements Component {
    protected Component component;

    public Decorator(Component component) {
        this.component = component;
    }

    public void operation() {
        component.operation();
    }
}

class ConcreteDecorator extends Decorator {
    public ConcreteDecorator(Component component) {
        super(component);
    }

    public void operation() {
        super.operation();
        addedBehavior();
    }

    private void addedBehavior() {
        // 추가 기능 구현
    }
}

옵저버 패턴은 객체 상태 변경을 다른 객체에게 알린다

아래와 같은 상황에서 사용한다

객체 간 느슨한 결합 구현
상태 변화를 여러 객체에 효율적으로 전파
일대다 의존성 구현

interface Observer {
    void update(String message);
}

class ConcreteObserver implements Observer {
    public void update(String message) {
        System.out.println("Received update: " + message);
    }
}

class Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();

    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    protected void notifyObservers(String message) {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(message);
        }
    }
}

class ConcreteSubject extends Subject {
    public void doSomething() {
        // 비즈니스 로직
        notifyObservers("Something happened");
    }
}