디자인 패턴

디자인 패턴 Design Pattern

모듈 간의 관계 및 인터페이스를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결방식 또는 예제

• 문제 및 배경, 실제 적용된 사례, 재사용 가능한 샘플 코드 등으로 구성.
• “Don’t reinvent the wheel”
• GoF의 디자인 패턴은 생성 패턴, 구조 패턴, 행위 패턴으로 구분됨.

생성 패턴 Creational Pattern

클래스나 객체의 생성과 참조 과정을 정의하는 패턴

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.

• 사용 예시 : RPG 게임에서 전사, 마법사, 궁수와 같은 다양한 유형의 캐릭터와 무기를 생성할 때

    public interface ICharacterFactory {
        ICharacter CreateCharacter();
        IWeapon CreateWeapon();
    }
      
    public class WarriorFactory : ICharacterFactory {
        public ICharacter CreateCharacter() {
            return new Warrior();
        }
      
        public IWeapon CreateWeapon() {
            return new Sword();
        }
    }
      
    // 새로운 캐릭터와 무기가 추가되면  
    // ICharacterFactory 인터페이스를 상속받는 Factory클래스를 
    // 구현하면 된다.
  

팩토리 메서드 Factory Method

• 객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화한 패턴
• 상위 클래스에서 인터페이스만 정의하고 실제 생성은 서브 클래스가 담당함
• 가상 생성자 (Virtual Constructor) 패턴이라고도 한다.

• 사용 예시 : 다양한 적 캐릭터를 생성하는 경우

    public abstract class EnemyFactory {
        public abstract IEnemy CreateEnemy();
    }
      
    public class GoblinFactory : EnemyFactory {
        public override IEnemy CreateEnemy() {
            return new Goblin();
        }
    }
      
    // 새로운 적 캐릭터가 추가되면
    // EnemyFactory 추상 클래스를 상속받는 Factory 클래스를
    // 구현하면 된다.
  

빌더 Builder

• 작게 분리된 인스턴스를 건축하듯이 조합하여 객체를 생성한다.
• 객체의 생성 과정과 표현 방법을 분리하고 있어, 동일한 객체 생성에서도 서로 다른 결과를 만들어 낼 수 있다.

프로토타입 Prototype

• 원본 객체를 복제하는 방법으로 객체를 생성하는 패턴
• 일반적인 방법으로 객체를 생성하며, 비용이 큰 경우 주로 이용한다.

싱글톤 Singleton

• 하나의 객체를 생성하면 생성된 객체를 어디서든 참조할 수 있지만, 여러 프로세스가 동시에 참조할 수는 없다.
• 클래스 내에서 인스턴스가 하나뿐임을 보장하며, 불필요한 메모리 낭비를 최소화할 수 있다.

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구조 패턴 Structural Pattern

클래스나 객체들을 조합하여 더 큰 구조로 만드는 패턴

어댑터 Adapter

• 호환성이 없는 클래스들의 인터페이스를 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변환해주는 패턴
• 기존의 클래스를 이용하고 싶지만 인터페이스가 일치하지 않을 때 이용한다.

브리지 Bridge

• 구현부에서 추상층을 분리하여 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성한 패턴
• 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현한다.

컴포지트 Composite

• 여러 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용하는 패턴
• 객체들을 트리 구조로 구성하여 디렉터리 안에 디렉터리가 있듯이 복합 객체안에 복합 객체가 포함되는 구조를 구현할 수 있다.

데코레이터 Decorator

• 객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능들을 확장할 수 있는 패턴
• 임의의 객체에 부가적인 기능을 추가하기 위해 다른 객체들을 덧붙이는 방식으로 구현

퍼사드 Facade

• 복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구성함으로써 서브 클래스들의 기능을 간편하게 사용할 수 있도록 하는 패턴
• 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요하다. 이 Wrapper 객체는 하위 시스템의 복잡한 인터페이스를 감싸 클라이언트가 쉽게 기능에 접근할 수 있게 한다.

플라이웨이트 Flyweight

• 인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니고 가능한 한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약하는 패턴
• 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하게 사용할 수 있다.

프록시 Proxy

• 접근이 어려운 객체와 여기에 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 패턴으로, 대리자라고도 불림.
• 내부에서는 객체 간의 복잡한 관계를 단순하게 정리하고 외부에서는 객체의 세부적인 내용을 숨긴다.

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행위 패턴 Behavioral Pattern

클래스나 객체들이 서로 상호작용하는 방법이나 책임 분배 방법을 정의하는 패턴

책임 연쇄 Chain of Responsibility

• 요청을 처리할 수 있는 객체가 둘 이상 존재하여 한 객체가 처리하지 못하면 다음 객체로 넘어가는 형태의 패턴 (책임 전이)
• 요청을 처리할 수 있는 각 객체들이 고리로 묶여 있어 요청이 해결될 때까지 고리를 따라 책임이 넘어감

커맨드 Command

• 요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그에 남기는 패턴
• 요청에 상요되는 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리하여 단순화함.

인터프리터 Interpreter

• 언어에 문법 표현을 정의하고 해석하는데 사용되는 패턴
• SQL이나 통신 프로토콜과 같은 것을 개발할 때 사용한다.

반복자 Iterator

• 자료 구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 하는 패턴
• 내부 표현 방법의 노출 없이(캡슐화) 순차적인 접근이 가능함.

중재자 Mediater

• 수많은 객체들 간의 복잡한 상호작용을 캡슐화하여 객체로 정의하는 패턴
• 객체 사이의 의존성을 줄여 결합도를 감소시킬 수 있다.

메멘토 Memento

• 특정 시점에서의 객체 내부 상태를 객체화함으로써 (상태 저장) 이후 요청에 따라 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 (복원) 기능을 제공하는 패턴
• ctrl + z 와 같은 되돌리기 기능을 개발할 때 주로 이용된다.

옵저버 Observer

• 한 객체의 상태가 변화하면 객체에 상속되어 있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달하는 패턴
• 일대다의 의존성을 정의한다.
• 주로 분산된 시스템 간에 이벤트를 생성/발행하고, 이를 수신해야 할 때 이용한다.

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 독립적으로 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향없이 알고리즘의 변경이 가능함

템플릿 메소드 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 한다.

방문자 Visitor

• 각 클래스들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성하는 패턴
• 분리된 처리 기능은 각 클래스를 방문하여 수행한다.