디자인 패턴

디자인 패턴(Design Pattern)

디자인 패턴은 모듈 간의 관계 및 인터페이스를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제를 의미한다.

즉 소프트웨어 디자인에서 자주 발생하는 문제를 해결하기 위한 해결책 또는 설계 템플릿이라고 볼 수 있다.

 

디자인 패턴의 장점

• 재사용성 (Reusability) 
  - 디자인 패턴의 장점은 이미 검증된 설계 원칙과 솔루션을 제공하므로, 개발자는 이를 활용하여 비슷한 문제에 대해
    동일한 코드를 작성하지 않고도 코드의 재사용이 가능하며, 개발 시간을 단축할 수 있다.
• 유지 보수성 (Maintainability)
  - 디자인 패턴은 코드를 일관되게 유지하고, 읽기 쉽게 만들어준다. 따라서 코도의 가독성과 유지 보수성이 향상된다.
• 개발자 간의 커뮤니케이션 향상
  - 디자인 패턴은 일반적인 용어와 개념을 제공하기 때문에 팀 내의 구성원들이 잘 이해하고 협력할 수 있다.
    또한 설계에 대한 논의와 결정을 하기에도 도움을 준다.

디자인 패턴의 단점

• 디자인 패턴의 남용
  - 디자인 패턴을 과도하게 사용하면 코드가 오히려 더 복잡해질 수 있고, 개발자들 간의 일관성을 헤칠 수 있다.
• 디자인 패턴의 오용
  - 불필요한 추상화나 복잡한 패턴을 사용하면 코드의 의도를 이해하기 더 어려울 수 있고,
    유지보수 측면에도 마이너스가 될 수 있다.
• 오버 엔지니어링
  - 모든 문제에 대해서 과도하게 디자인 패턴을 적용하려고 노력하는 것이 오히려 해로울 수 있다.
    작은 프로젝트나 간단한 문제에는 단순하게 하는 것이 더 좋을 수 있다는 말

GoF (Gang of Four)

대표적인 디자인 패턴이 바로 GoF(Gang of Four) 디자인 패턴이다.

 

Gang of Four??

이름이 잘 와닿지 않아서 왜 GoF인지부터 찾아보았다.
그전까지 Gang이란 단어가 범죄 조직이나 그룹같은 걸 의미하는 줄 알았는데
범죄 집단이라는 의미말고도 일반적인 의미로 어떤 목적을 위해 모여있는 집단, 그룹의 의미도 있다고 한다.

따라서 Gang of Four의 의미는 4명의 저자 그룹을 가리키는 별칭이다.
네 명의 저자 그룹은 에릭 감마 (Erich Gamma), 리처드 헬름 (Richard Helm), 랄프 존슨 (Ralph Johnson), 존 블리시디스 (John Vlissides) 으로 구성되어 있다.

이 그룹은 소프트웨어 디자인 패턴을 정리하고 문서화 한 Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software라는 책의 공동 저자로 활동했다.이 책은 소프트웨어 개발자들 사이에서 매우 중요하며 영향력 있는 자료로 여겨지며, 디자인 패턴을 이해하고 활용하는 데 많은 도움을 준 것으로 유명하다.

따라서 이 책을 참고할 때 GoF 패턴이라는 이름이 사용되고 있다.

이제 GoF 디자인 패턴에 대해 자세히 알아보자.
GoF 디자인 패턴은 크게 생성(Creational) 패턴, 구조(Structural) 패턴, 행위(Behavioral) 패턴 으로 나뉜다.

 

생성 패턴(Creational Pattern)

생성 패턴은 클래스나 객체의 생성과 참조 과정을 정의하는 패턴이다.

• 추상 팩토리(Abstract Factory)
  - 구체적인 클래스에 의존하지 않고, 인터페이스를 통해 서로 연관·의존하는 객체들의 그룹으로 생성하여 추상적으로 표현한다.
  - 연관된 서브 클래스를 묶어 한 번에 교체하는 것이 가능하다.
• 빌더(Builder)
  - 작게 분리된 인스턴스를 건축하듯이 조합하여 객체를 생성한다.
  - 객체의 생성 과정과 표현 과정을 분리하여, 동일한 객체 생성에서도 서로 다른 결과를 만들어 낼 수 있게하는 패턴
• 팩토리 메서드(Factory Method)
  - 객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화 한 패턴
  - 상위 클래스에서는 인터페이스만 정의하고, 실제 생성은 서브 클래스가 담당
  - 가상 생성자(Virtual Constructor)패턴이라고도 함 
• 프로토타입(Prototype)
  - 원본 객체를 복제하는 방법으로 객체를 생성하는 패턴
  - 비용이 큰 경우 주로 이용함
• 싱글톤(Singleton)
  - 클래스 내에 인스턴스가 하나임을 보장하는 패턴
  - 하나의 객체를 생성하면 어디서든 참조할 수 있지만 여러 프로세스가 동시에 참조할 수 없다
  - 불필요한 객체 생성에 대한 메모리 낭비를 최소화할 수 있다

구조 패턴(Structural Pattern)

구조 패턴은 복잡한 구조의 시스템을 개발하기 쉽도록 클래스나 객체들을 조합하여 더 큰 구조로 만드는 패턴이다.

• 어댑터(Adapter)
  - 호환성이 없는 클래스들의 인터페이스를 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변환해주는 패턴
  - 기존의 클래스를 이용하고 싶지만 인터페이스가 일치하지 않을 때 사용
• 브리지(Bridge)
  - 구현부에서 추상층을 분리하여, 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성한 패턴
  - 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현
• 컴포지트(Composite)
  - 어려 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용하는 패턴
  - 객체들을 트리 구조로 구성하여 복합 객체 안에 복합 객체가 포함되는 구조를 구현할 수 있다.
• 데코레이터(Decorator)
  - 객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능들을 확장할 수 있는 패턴
  - 임의의 객체에 기능을 추가하기 위해 다른 객체들을 덧붙이는 방식으로 구현
• 퍼싸드(Facade)
  - 복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구성하여 서브 클래들의 기능을 간편하게 사용할 수 있도록 하는 패턴
  - 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요
• 플라이웨이트(Flyweight)
  - 인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하지 않고 가능한 한 공유해서 사용하여 메모리를 절약하는 패턴
  - 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 떄 유용
• 프록시(Proxy)
  - 접근이 어려운 객체와 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 하는 패턴
  - 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체 접은에 줘사ㅛㅇ

행위 패턴(Behavioral Pattern)

행위 패턴은 클래스나 객체들이 서로 상호작용을 하는 방버이나 책임 분배 방법을 정의하는 패턴이다.

• 책임 연쇄(Chain of Responsibility)
  - 요청을 처리할 수 있는 객체다 둘 이상 존재하여 한 객체가 처리하지 못하면 다음 객체로 넘어가는 패턴
  - 요청을 처리하는 객체들이 연결되어 있어서 요청이 해결될 때까지 고리(Chain)를 따라 책임이 넘어간다.
• 커맨드(Command)
  -  요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그를 남기는 패턴
  - 요청에 사용되는 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리화하여 단순화한다
• 인터프리터(Interpreter)
  - 언어에 문법 표현을 정의하는 패턴
  - SQL 언어나 통신 프로토콜을 개발할 때 사용
• 반복자(Iterator)
  - 자료 구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 하는 패턴
  - 내부 표현 방법의 노출 없이 순차적인 접근이 가능
• 중재자(Mediator)
  - 수많은 객체들 간의 복잡한 상호작용(Intertface)을 캡슐화하여 객체로 정의하는 패턴
  - 객체 사이의 의존성을 줄여 결합도(Coupling)를 감소시킬 수 있다
• 메멘토(Memento)
  - 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 사용
• 옵서버(Observer)
  - 한 객체의 상태가 변화하면 객체에 상속되어 있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달하는 패턴
  - 주로 분산 시스템 간에 이벤트를 생성·발행(Publish)하고, 이를 수신·구독(Subscribe)할 때 사용
• 상태(State)
  - 객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용하는 패턴
  - 객체 상태를 캡슐화하고, 이를 참조하는 방식으로 처리
• 전략(Strategy)
  - 동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호 교환할 수 있게 정의하는 패턴
  - 클라이언트는 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향 없이 알고리즘 변경이 가능하다
• 템플릿 메서드(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 해주는 패턴
• 방문자(Visitor)
  - 각 클래스 들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성하는 패턴
  - 분리 처리 기능은 각 클래스를 방문(Visit)하여 수행한다

디자인 패턴은 글로만 정리하면 확실히 확 와닿지는 않는 것 같다.
그래서 유명한 책인 헤드 퍼스트 디자인 패턴이라는 책을 구매하였다.
https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001810483

헤드 퍼스트 디자인 패턴 | 에릭 프리먼 - 교보문고

이 책을 읽고, 더 자세히 이해하고 적용해 볼 수 있도록 노력해보려고 한다.