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Strategy Pattern은 객체지향 디자인 패턴 중 하나로 알고리즘의 변경이 필요한 경우, 이미 구현된 알고리즘을 손쉽게 교체할 수 있도록 하는 패턴입니다. 이는 알고리즘과 객체를 분리하여 유연하게 디자인할 수 있게 해줍니다. 이번 글에서는 Strategy Pattern이 무엇인지, 그리고 어떻게 알고리즘을 분리하여 유연한 디자인을 만들 수 있는지에 대해 알아보겠습니다.

Strategy Pattern란 무엇인가?

Strategy Pattern은 객체지향 디자인 패턴 중 하나로, 알고리즘을 인터페이스로 분리하여 유연한 디자인을 만들 수 있게 해줍니다. 이 패턴은 알고리즘을 변경해야할 경우, 이미 구현된 알고리즘을 쉽게 교체할 수 있도록 합니다. 이를 통해 알고리즘과 객체를 분리하고, 유연하게 디자인할 수 있습니다.

예를 들어, 로봇 제어 프로그램에서 로봇의 움직임을 제어하는 알고리즘을 구현하는 경우를 생각해보겠습니다. 이때, 한 가지 알고리즘만을 구현하면 나중에 다른 알고리즘으로 대체하기 어려워지기 때문에, 인터페이스를 사용하여 다양한 알고리즘을 구현하도록 합니다.

어떻게 알고리즘을 분리하여 유연한 디자인을 만들 수 있는가?

Strategy Pattern을 구현하는 방법은 간단합니다. 먼저, 알고리즘을 수행하는 인터페이스를 만들어야 합니다. 이 인터페이스는 다양한 알고리즘을 구현하는 클래스들이 상속받을 것입니다. 그리고 나서 해당 인터페이스를 사용하는 클래스를 만들어서, 사용할 알고리즘 클래스를 전달하면 됩니다.

다음은 Java 코드 예시입니다.

interface RobotMovement {
  public void move();
}

class ForwardMovement implements RobotMovement {
  public void move() {
    // 전진 알고리즘
  }
}

class BackwardMovement implements RobotMovement {
  public void move() {
    // 후진 알고리즘
  }
}

class RobotController {
  private RobotMovement movement;

  public RobotController(RobotMovement movement) {
    this.movement = movement;
  }

  public void setMovement(RobotMovement movement) {
    this.movement = movement;
  }

  public void executeMovement() {
    movement.move();
  }
}

위 코드에서는 RobotMovement 인터페이스를 정의하고, ForwardMovement와 BackwardMovement 클래스에서 해당 인터페이스를 구현합니다. 그리고 RobotController 클래스에서는 실행할 알고리즘을 선택하고, executeMovement() 메서드를 통해 선택한 알고리즘을 실행합니다.

이렇게 구현하면, 나중에 새로운 알고리즘을 구현하고 싶을 경우, 해당 알고리즘 클래스만 추가하면 됩니다. 이를 통해 유연한 디자인을 구현할 수 있습니다.

Strategy Pattern은 알고리즘을 분리하여 유연한 디자인을 만들 수 있게 해주는 중요한 디자인 패턴입니다. 이를 구현하는 방법은 인터페이스를 사용하여 다양한 알고리즘을 구현하도록 하는 것입니다. 이를 통해 나중에 알고리즘을 변경해야 할 경우, 이미 구현된 알고리즘을 쉽게 교체할 수 있습니다. 이러한 유연한 디자인을 구현하는 데 Strategy Pattern은 매우 유용한 패턴 중 하나입니다.

Reference : Strategy Pattern: 알고리즘을 인터페이스로 분리하여 변경 가능하게 만드는 디자인 패턴

Decorator Pattern이란?

Decorator Pattern은 객체의 기능을 동적으로 확장하기 위한 디자인 패턴입니다. 객체의 기능을 유연하게 확장하면서도 기존 코드의 수정 없이 구현할 수 있습니다. 이 패턴은 객체 지향 디자인 원칙 중 하나인 개방-폐쇄 원칙(Open-Closed Principle)을 준수합니다. 이 원칙은 기능 확장에 대해 개방되어 있으나, 수정에 대해 폐쇄되어 있어야 한다는 것입니다. Decorator Pattern은 이 원칙을 따르면서도 객체의 기능 확장을 가능하게 합니다.

객체 기능 동적 확장을 위한 디자인 패턴

Decorator Pattern은 객체의 기능을 동적으로 확장할 때 유용합니다. 이 패턴은 객체에 새로운 기능을 추가하고자 할 때, 기존 코드의 수정 없이 새로운 기능을 추가할 수 있도록 합니다. 이를 위해, Decorator 클래스를 사용합니다.

Decorator 클래스는 객체를 래핑하고, 래핑된 객체의 기능을 확장합니다. 실제로 사용되는 객체와 동일한 인터페이스를 구현합니다. Decorator 클래스는 생성자에서 래핑할 객체를 받아서, 이 객체의 기능을 확장합니다. 기존 객체의 기능을 변경하지 않고 새로운 기능을 추가할 수 있습니다.

Java 코드를 통해 Decorator Pattern을 살펴보겠습니다. 예를 들어, 커피에 물, 우유, 설탕 등을 추가하는 경우를 생각해보겠습니다. 먼저, 커피를 나타내는 인터페이스를 만듭니다.

public interface Coffee {
    public String getDescription();
    public double getCost();
}

다음으로, 커피 객체를 구현합니다.

public class SimpleCoffee implements Coffee {
    public String getDescription() {
        return "Simple coffee";
    }
    public double getCost() {
        return 1.0;
    }
}

이제 Decorator 클래스를 만들어서 커피에 물, 우유, 설탕 등을 추가할 수 있습니다.

public abstract class CoffeeDecorator implements Coffee {
    protected final Coffee decoratedCoffee;
    public CoffeeDecorator(Coffee decoratedCoffee) {
        this.decoratedCoffee = decoratedCoffee;
    }
    public String getDescription() {
        return decoratedCoffee.getDescription();
    }
    public double getCost() {
        return decoratedCoffee.getCost();
    }
}

이제 물, 우유, 설탕을 추가하는 Decorator 클래스를 만들어봅시다.

public class MilkDecorator extends CoffeeDecorator {
    public MilkDecorator(Coffee decoratedCoffee) {
        super(decoratedCoffee);
    }
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", Milk";
    }
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.5;
    }
}
public class SugarDecorator extends CoffeeDecorator {
    public SugarDecorator(Coffee decoratedCoffee) {
        super(decoratedCoffee);
    }
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", Sugar";
    }
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.2;
    }
}
public class WaterDecorator extends CoffeeDecorator {
    public WaterDecorator(Coffee decoratedCoffee) {
        super(decoratedCoffee);
    }
    public String getDescription() {
        return super.getDescription() + ", Water";
    }
    public double getCost() {
        return super.getCost() + 0.1;
    }
}

이제 커피 객체에 물, 우유, 설탕을 추가할 수 있습니다.

Coffee simpleCoffee = new SimpleCoffee();
System.out.println(simpleCoffee.getDescription() + " $" + simpleCoffee.getCost());

Coffee milkCoffee = new MilkDecorator(simpleCoffee);
System.out.println(milkCoffee.getDescription() + " $" + milkCoffee.getCost());

Coffee sugarMilkCoffee = new SugarDecorator(milkCoffee);
System.out.println(sugarMilkCoffee.getDescription() + " $" + sugarMilkCoffee.getCost());

Coffee waterSugarMilkCoffee = new WaterDecorator(sugarMilkCoffee);
System.out.println(waterSugarMilkCoffee.getDescription() + " $" + waterSugarMilkCoffee.getCost());

결과는 다음과 같습니다.

Simple coffee $1.0
Simple coffee, Milk $1.5
Simple coffee, Milk, Sugar $1.7
Simple coffee, Milk, Sugar, Water $1.8

이처럼 Decorator Pattern을 사용하면, 기존 코드를 수정하지 않고 객체의 기능을 동적으로 확장할 수 있습니다.

Decorator Pattern은 객체의 기능을 확장할 때 유용한 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 기존 코드를 수정하지 않고, 객체의 기능을 동적으로 확장할 수 있는 장점이 있습니다. 이를 위해 Decorator 클래스를 사용하며, 래핑된 객체의 기능을 확장합니다. Decorator Pattern은 개방-폐쇄 원칙을 준수하면서도, 유연한 기능 확장을 가능하게 합니다.

Reference : Decorator Pattern: 객체의 기능을 동적으로 확장하기 위한 디자인 패턴

Composite 패턴은 객체들의 계층 구조를 관리하는 디자인 패턴 중 하나로, 객체들을 트리 구조로 구성하여 하나의 객체에 대한 작업이 전체 트리에 전파되도록 합니다. 이 패턴은 객체를 단일 혹은 복합체(composite)으로 구성하며, 단일 객체와 복합체를 모두 일관된 방식으로 다룰 수 있게끔 합니다.

Composite 패턴이란?

Composite 패턴은 디자인 패턴 중 구조 패턴(Structural Pattern)의 하나로, 객체들의 계층 구조를 관리하기 위한 패턴입니다. 복합 객체는 단일 객체와 구조가 같지만, 여러 개의 단일 객체를 가지고 있어서 복합 객체를 구성할 수 있습니다. Composite 패턴은 이러한 복합 객체와 그 안에 포함된 단일 객체를 일관된 방식으로 다룰 수 있게끔 합니다.

Composite 패턴에서는 객체를 노드(node)라고 부르며, 노드들을 루트 노드(root node)를 중심으로 계층 구조로 구성합니다. 이렇게 구성된 객체들은 메서드 호출을 위임(delegate)하며, 메서드 호출이 전체 트리에 전파됩니다.

객체 계층구조 관리를 위한 디자인 패턴

Composite 패턴은 객체들의 계층 구조를 관리하는데 사용됩니다. 예를 들어, 파일 시스템에서 디렉토리와 파일은 복합 객체(composite)입니다. 디렉토리는 여러 개의 파일과 디렉토리를 가지고 있을 수 있습니다. 이러한 복합 객체를 Composite 패턴으로 구현하면, 디렉토리와 파일을 일관된 방식으로 다룰 수 있습니다.

Composite 패턴을 구현할 때는, Component 인터페이스를 정의하여 복합 객체와 단일 객체가 구현해야 할 메서드를 정의합니다. 그리고, Composite 클래스와 Leaf 클래스를 구현하여 복합 객체와 단일 객체를 구현합니다. Composite 클래스는 여러 개의 Component를 가질 수 있으며, Leaf 클래스는 Component를 상속받아 단일 객체를 구현합니다.

Composite 패턴은 객체들의 계층 구조를 일관된 방식으로 다룰 수 있게끔 하는 유용한 디자인 패턴입니다. 이 패턴을 사용하면, 복합 객체와 단일 객체를 구분하지 않고 일관된 방식으로 다룰 수 있어서 코드의 가독성과 유지보수성을 높일 수 있습니다.

public interface Component {
    void operation();
}

public class Composite implements Component {
    private List components = new ArrayList();

    public void add(Component c) {
        components.add(c);
    }

    public void remove(Component c) {
        components.remove(c);
    }

    @Override
    public void operation() {
        for (Component c : components) {
            c.operation();
        }
    }
}

public class Leaf implements Component {
    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("Leaf operation");
    }
}

위 코드는 Composite 패턴을 사용한 예시 코드입니다. Component 인터페이스를 정의하고, Composite 클래스와 Leaf 클래스를 구현하여 복합 객체와 단일 객체를 구현합니다. Composite 클래스는 여러 개의 Component를 가질 수 있으며, Leaf 클래스는 Component를 상속받아 단일 객체를 구현합니다. Composite 클래스는 operation 메서드를 호출하면, 자신이 가지고 있는 모든 Component의 operation 메서드를 호출합니다.

Reference : Composite Pattern: 객체들의 계층적인 구조를 관리하기 위한 디자인 패턴

Prototype Pattern은 자바 디자인 패턴 중 하나로, 객체 생성을 효율화하기 위한 패턴입니다. 이 패턴은 객체를 생성하는 데 시간이 많이 소요되는 경우, 이미 생성된 객체를 복사하여 새로운 객체를 생성하게 됩니다. 이를 통해 객체 생성에 필요한 시간과 비용을 줄일 수 있습니다. 이번 글에서는 Prototype Pattern에 대해 자세히 알아보겠습니다.

Prototype Pattern란 무엇인가?

Prototype Pattern은 객체지향 디자인 패턴 중 생성 패턴에 해당합니다. 이 패턴은 새로운 객체를 생성할 때, 기존에 생성된 객체를 복사하여 생성합니다. 이를 통해 효율적인 객체 생성을 가능하게 합니다. Prototype Pattern은 객체 생성 과정에서 많은 시간과 비용을 절약할 수 있으며, 객체 생성 시 불필요한 리소스를 사용하지 않도록 도와줍니다.

Prototype Pattern의 구현 방법은 간단합니다. 먼저, 복사할 객체의 인터페이스를 정의합니다. 그리고 이 인터페이스를 구현한 클래스를 만들어 객체를 생성합니다. 이후, 복사할 객체를 복사하여 새로운 객체를 생성하는 메서드를 만듭니다. 이를 통해, 객체를 생성할 때마다 새로운 인스턴스를 생성하는 것이 아니라, 이미 생성된 객체를 복사하여 생성하는 방식으로 객체 생성과정을 효율화할 수 있습니다.

Prototype Pattern의 사용 예시와 이점들

Prototype Pattern은 객체 생성 과정에서 많은 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 예를 들어, 새로운 객체 생성 시, 많은 리소스를 사용하는 복잡한 객체를 생성한다면 생성 과정에서 많은 시간과 비용이 소요됩니다. 이때, Prototype Pattern을 사용한다면 이미 생성된 객체를 복사하여 새로운 객체를 생성하는 것이므로 많은 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

Prototype Pattern은 자바에서 쉽게 구현할 수 있습니다. 예를 들어, Cloneable 인터페이스를 구현하고 clone() 메서드를 오버라이드하여 Prototype Pattern을 구현할 수 있습니다. 아래 코드는 Prototype Pattern을 구현한 예시입니다.

public abstract class Shape implements Cloneable {
    private String id;
    protected String type;

    abstract void draw();

    public String getId() {
        return id;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }

    @Override
    public Object clone() {
        Object clone = null;

        try {
            clone = super.clone();

        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return clone;
    }
}

public class Rectangle extends Shape {

    public Rectangle() {
        type = "Rectangle";
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Inside Rectangle::draw() method.");
    }
}

위 코드에서 Shape 클래스는 Cloneable 인터페이스를 구현하고, clone() 메서드를 오버라이드하여 Prototype Pattern을 구현합니다. Rectangle 클래스는 Shape 클래스를 상속받아 구현되었습니다. 이를 통해, Rectangle 클래스의 인스턴스를 생성할 때, 이미 생성된 객체를 복사하여 생성하므로 객체 생성 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있습니다.

Prototype Pattern은 객체 생성 과정에서 많은 시간과 비용을 절약할 수 있는 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 객체를 생성하는 데 걸리는 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 객체 생성 시 불필요한 리소스를 사용하지 않도록 도와줍니다. Prototype Pattern은 자바에서 쉽게 구현할 수 있으며, Cloneable 인터페이스와 clone() 메서드를 오버라이드하여 구현할 수 있습니다. Prototype Pattern을 사용함으로써 객체 생성 과정에서 시간과 비용을 절약할 수 있으므로, 객체지향 소프트웨어 개발에서 유용하게 사용됩니다.

Reference : Prototype Pattern: 객체 생성을 효율화하기 위한 디자인 패턴

Abstract Factory Pattern은 객체를 생성하기 위한 디자인 패턴 중 하나로, 다양한 종류의 객체를 생성하기 위한 것입니다. 이 디자인 패턴은 객체 생성을 추상화하고, 객체의 생성과 조합을 쉽게 만들 수 있도록 합니다. 이번 글에서는 Abstract Factory Pattern의 개념과 구현 방법에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

Abstract Factory Pattern란 무엇인가?

Abstract Factory Pattern은 객체를 생성하기 위한 디자인 패턴입니다. 이 디자인 패턴은 객체 생성을 추상화하고, 객체의 생성과 조합을 쉽게 만들 수 있도록 합니다. 이는 객체 생성을 단순화하고, 코드의 유연성을 높여주는 역할을 합니다. 예를 들어, 객체의 생성과 조합을 쉽게 만들 수 있다면, 새로운 객체를 추가할 때, 기존 코드를 수정할 필요가 없이 새로운 객체를 만들 수 있습니다.

객체 생성을 위한 다양한 팩토리 구현 방법

Abstract Factory Pattern은 객체 생성을 추상화하기 때문에, 객체를 생성하는 다양한 방법을 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 각각의 팩토리 메서드를 사용하여 객체를 생성하는 팩토리 메서드 패턴을 사용할 수 있습니다. 또한, 객체 생성을 위해 추상 팩토리를 사용할 수도 있습니다. 이는 팩토리 메서드 패턴의 확장된 개념으로, 서로 관련된 객체들을 생성하는 팩토리를 만들 수 있도록 합니다.

public interface Shape {
    void draw();
}

public class Rectangle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Rectangle::draw() method.");
    }
}

public class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Square::draw() method.");
    }
}

public interface AbstractFactory {
    Shape createShape();
}

public class RectangleFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Rectangle();
    }
}

public class SquareFactory implements AbstractFactory {
    @Override
    public Shape createShape() {
        return new Square();
    }
}

public class FactoryProducer {
    public static AbstractFactory getFactory(boolean isRectangle) {
        if (isRectangle) {
            return new RectangleFactory();
        } else {
            return new SquareFactory();
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        AbstractFactory rectangleFactory = FactoryProducer.getFactory(true);
        Shape rectangle = rectangleFactory.createShape();
        rectangle.draw();

        AbstractFactory squareFactory = FactoryProducer.getFactory(false);
        Shape square = squareFactory.createShape();
        square.draw();
    }
}

위 예제에서는 Shape 인터페이스를 상속받는 Rectangle과 Square 클래스를 만들어서, 이를 생성하는 팩토리 클래스를 만들었습니다. 이렇게 만들어진 팩토리 클래스는 AbstractFactory 인터페이스를 구현하고 있어, createShape() 메서드를 만들어서 객체를 생성할 수 있습니다. 이를 통해, Abstract Factory Pattern을 통해 다양한 종류의 객체를 생성할 수 있습니다.

Abstract Factory Pattern은 객체를 생성하기 위한 디자인 패턴 중 하나로, 다양한 종류의 객체를 생성하기 위한 것입니다. 이 디자인 패턴은 객체 생성을 추상화하고, 객체의 생성과 조합을 쉽게 만들 수 있도록 합니다. 이는 객체 생성을 단순화하고, 코드의 유연성을 높여주는 역할을 합니다. 이 글을 통해, Abstract Factory Pattern의 개념과 구현 방법에 대해 자세히 알아보았습니다.

Reference : Abstract Factory Pattern: 다양한 종류의 객체를 생성하기 위한 디자인 패턴

Flyweight Pattern은 대용량 객체를 효율적으로 관리하는 디자인 패턴입니다. 객체지향 프로그래밍에서 객체는 메모리를 사용하는 중요한 요소 중 하나입니다. 특히 대용량 객체의 경우, 메모리 사용량이 매우 크므로 메모리 관리가 중요한 이슈가 됩니다. Flyweight Pattern은 객체를 생성하는 것이 아니라, 객체를 재사용하여 메모리 사용량을 최소화하고 성능을 향상시킵니다. 이번 글에서는 Flyweight Pattern에 대해 알아보겠습니다.

대용량 객체를 효율적으로 관리하는 Flyweight Pattern이란?

Flyweight Pattern은 객체를 재사용하여 메모리 사용량을 최소화하고 성능을 향상시키는 디자인 패턴입니다. 이 패턴에서는 객체를 불필요하게 생성하지 않고, 이미 생성된 객체를 재사용합니다. 이를 위해 객체의 내부 상태와 외부 상태를 분리하고, 내부 상태를 공유합니다. 이는 대용량 객체의 경우, 생성과 소멸에 드는 비용을 줄이고, 메모리 사용량을 최소화하여 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

예를 들어, 게임에서 많은 적들을 생성해야 할 경우, 각 적은 비슷한 속성을 가지며, 공통적인 동작을 수행합니다. 이 경우, Flyweight Pattern을 사용하면, 적의 내부 상태를 하나의 객체로 공유하여 메모리 사용량을 최소화할 수 있습니다. 또한, 적의 외부 상태(위치, 방향 등)는 각각 다르지만, 내부 상태를 공유할 수 있기 때문에, 적을 생성할 때 마다 새로운 객체를 생성하지 않아도 됩니다.

어떻게 Flyweight Pattern이 대용량 객체를 효율적으로 관리할 수 있는지 알아보자.

Flyweight Pattern은 다음과 같은 방식으로 대용량 객체를 효율적으로 관리합니다.

1. 내부 상태와 외부 상태 분리하기: 객체의 내부 상태와 외부 상태를 분리합니다. 내부 상태는 공유할 수 있으며, 외부 상태는 각각 다르게 유지됩니다.

2. 내부 상태 공유하기: 객체의 내부 상태를 공유합니다. 이를 위해, 객체를 생성할 때 내부 상태를 생성하여 관리합니다. 이후, 다른 객체에서도 내부 상태를 공유하여 사용합니다.

3. 객체 재사용하기: 이미 생성된 객체를 재사용하여 메모리 사용량을 최소화합니다. 객체를 재사용하기 위해서는, 객체의 풀(pool)을 생성하여 관리합니다. 이 풀에는 객체의 내부 상태를 가지고 있는 객체들이 저장됩니다. 객체를 생성할 경우, 먼저 풀에서 객체를 찾아보고, 없을 경우 생성하여 풀에 저장합니다.

public class FlyweightFactory {
    private Map flyweights = new HashMap();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        if (flyweights.containsKey(key)) {
            return flyweights.get(key);
        } else {
            Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight();
            flyweights.put(key, flyweight);
            return flyweight;
        }
    }
}

public interface Flyweight {
    void operation();
}

public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    @Override
    public void operation() {
        // do something
    }
}

위 코드에서 FlyweightFactory는 Flyweight 객체를 생성하고 관리하는 클래스입니다. getFlyweight 메서드를 호출하여 객체를 얻을 수 있습니다. 이 때, flyweights 맵에 이미 존재하는 key를 입력하면, 해당 객체를 반환하고, 존재하지 않는 key를 입력하면, 새로운 객체를 생성하여 반환합니다. ConcreteFlyweight는 Flyweight 인터페이스를 구현한 구체적인 클래스입니다. 내부 상태를 가지고 있으며, operation 메서드를 수행합니다.

Flyweight Pattern은 대용량 객체를 효율적으로 관리하기 위한 디자인 패턴입니다. 객체를 재사용하여 메모리 사용량을 최소화하고 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이를 위해 객체의 내부 상태와 외부 상태를 분리하고, 내부 상태를 공유하는 방식을 사용합니다. Flyweight Pattern은 대용량 객체를 다룰 때 매우 유용한 패턴 중 하나입니다.

Reference : Flyweight Pattern: 대용량 객체를 효율적으로 관리하는 디자인 패턴