디자인 패턴은 모듈 간의 관계 및 인터페이스를 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결방식 또는 예제를 의미합니다. 문제 및 배경, 실제 적용된 사례, 재사용이 가능한 샘플 코드 등으로 구성되어 있습니다. '바퀴를 다시 발명하지 마라'라는 말과 같이, 개발 과정 중에 문제가 발생하면 새로 해결책을 구상하는 것보다 문제에 해당하는 디자인 패턴을 참고하여 적용하는 것이 더 효율적입니다. GOF의 디자인 패턴은 생성패턴, 구조패턴, 행위패턴으로 구분됩니다.
생성 패턴 Creational Pattern
생성 패턴은 클래스나 객체의 생성과 참조 과정을 정의하는 패턴입니다.
추상 팩토리 Abstract Factory : 추상 팩토리라는 생성 패턴은 구체적인 클래스(하위 클래스)에 의존하지 않고, 인터페이스를 통해 서로 연관 및 의존하는 객체들의 그룹으로 생성하여 추상적으로 표한하는 것을 의미합니다. 연관된 서브 클래스를 묶어 한 번에 교체하는 것이 가능합니다.
예를 들어서, 요리라는 클래스에 김치찌개를 만드는 방법을 정의했다고 해봅시다. 그러면 하위 클래스에서는 요리라는 메서드를 사용해서 김치찌개를 만들게 되는데요. 만약, 상위 클래스의 요리가 된장찌개로 바뀌게 되면 하위 클래스의 모든 요리들도 바뀌게 됩니다. 이런 것처럼 구체적인 클래스(하위 클래스)에 의존하지 않는 것을 추상 팩토리라고 합니다.
빌더 Builder : 작게 분리된 인스턴스를 건축 하듯이 조합하여 객체를 생성합니다. 객체의 생성 과정과 표현 방법을 분리하고 있기 때문에 동일한 객체 생성에서도 서로 다른 결과를 만들어 낼 수 있습니다. 하나의 객체를 가지고도 여러 가지 다른 결과를 만들어 낼 수 있습니다.
팩토리 메서드 Factory Method : 객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화한 패턴입니다. 상위 클래스에서 인터페이스만 정의하고 실제 생성은 서브 클래스가 담당합니다. 가상 생성자(Virtual Constructor) 패턴이라고 합니다.
상위 클래스에서는 인터페이스만 정의해놓습니다. 하위 클래스에서는 어떤 요리를 하는지 각각 정하는 것이 팩토리 메서드입니다. 실제 객체 생성은 하위 클래스에서 하는 것이 팩토리 메서드입니다. 추상 팩토리와는 다른 면이 있습니다.
프로토타입 Prototype : 프로토타입 Prototype 은 원본 객체를 복제하는 방법으로 객체를 생성하는 패턴입니다. 일반적인 방법으로 객체를 생성하며, 비용이 큰 경우에 주로 이용합니다.
싱글톤 Singleton : 하나의 객체를 생성하면 생성된 객체를 어디서든 참조할 수 있지만, 여러 프로세스가 동시에 참조할 수는 없게 만드는 디자인 패턴입니다. 클래스 내에서 인스턴스가 하나뿐임을 보장하며, 불필요한 메모리 낭비를 최소화 할 수 있습니다.
구조 패턴 Structual Pattern
구조 패턴은 구조가 복잡한 시스템을 개발하기 쉽도록 클래스나 객체들을 조합하여 더 큰 구조로 만드는 패턴입니다.
어댑터 Adapter : 어댑터는 핸드폰 충전기를 생각할 수 있는데요. 삼성을 쓰다가 애플을 사면 충전기 호환이 되지 않습니다. 이럴 때 우리는 잭을 구매해서 사용하게 되는데요. 이와 동일하게 어댑터는 호환성이 없는 클래스들의 인터페이스를 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변환해주는 패턴입니다. 기존의 클래스를 이용하고 싶지만 인터페이스가 일치하지 않을 때 이용합니다.
브리지 Bridge : 구현부에서 추상층을 분리하여, 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성한 패턴입니다. 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현하였습니다.
컴포지트 Composite : 여러 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용하는 패턴입니다. 객체들을 트리 구조로 구성하여 디렉터리 안에 디렉터리가 있듯이 복합 객체 안에 복합 객체가 포함되는 구조를 구현할 수 있습니다.
데코레이터 Decorator : 객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능들을 확장할 수 있는 패턴입니다. 임의의 객체에 부가적인 기능을 추가하기 위해 다른 객체들을 덧붙이는 방식으로 구현합니다.
퍼싸드 Facade : 복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구성함으로써 서브 클래스들의 기능을 간편하게 사용할 수 있도록 하는 패턴입니다. 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요합니다.
예를 들어 위의 그림과 같이 각 숫자라는 복잡한 서브 클래스들을 숫자라는 인터페이스로 구성함으로써 간편하게 하위 클래스들의 기능을 사용할 수 있게 하는 것을 퍼싸드 Facade 라고 합니다.
플라이웨이트 Flyweight : 인스터스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니고 가능한 한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약하는 패턴입니다. 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하게 사용할 수 있습니다.
프록시 Proxy : 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체로의 접근을 할 때 접근이 어려운데요. 이런 상황처럼 접근이 어려운 객체와 여기에 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 패턴입니다.
행위 패턴 Behavioral Pattern
행위 패턴은 클래스나 객체들이 서로 상호작용하는 방법이나 책임 분배 방법을 정의하는 패턴입니다.
책임 연쇄 Chain of Responsibility : 책임 연쇄는 의리게임과 비슷한데요. 요청을 처리할 수 있는 객체가 둘 이상 존재하여 한 객체가 처리하지 못하면 다음 객체로 넘어가는 형태의 패턴입니다. 요청을 처리할 수 있는 각 객체들이 고리(Chain)로 묶여 있기 때문에 요청이 해결될 때까지 고리를 따라서 책임이 넘어갑니다.
커맨드 Command : 요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 최소할 수 있도록 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그에 남기는 패턴입니다. 요청에 사용되는 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리하여 단순화합니다.
인터프리터 Interpreter : 언어에 문법 표현을 정의하는 패턴입니다. SQL 이나 통신 프로토콜과 같은 것을 개발할 때 사용합니다.
반복자 Iterator : 자료 구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 하는 패턴입니다. 내부 표현 방법의 노출 없이 순차적인 접근이 가능합니다.
중재자 Mediator : 수많은 객체들 간의 복잡한 상호작용(Interface)을 캡슐화하여 객체로 정의하는 패턴입니다. 객체 사이의 의존성을 줄여 결합도를 감소시킬 수 있습니다.
메멘토 Memento : 특정 시점에서의 객체 내부 상태를 객체화함으로써 이후 요청에 따라 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 기능을 제공하는 패턴입니다. Ctrl Z 와 같은 되돌리기 기능을 개발할 때 주로 이용합니다.
옵서버 Observer : 한 객체의 상태가 변화하면 객체에 상속되어 있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달하는 패턴입니다. 일대다의 의존성을 정의합니다. 주로 분산된 시스템 간에 이벤트를 생성 및 발행 Publish 하고, 이를 수신 Subscribe 해야 할 때 이용합니다.
상태 State : 객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용하는 패턴입니다. 객체 상태를 캡슐화하고 이를 참조하는 방식으로 처리합니다.
전략 Strategy : 동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호 교환할 수 있게 정의하는 패턴입니다. 클라이언트는 독립적으로 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향 없이 알고리즘의 변경이 가능합니다.
템플릿 메소드 Template Method : 상위 클래스에서 골격을 정의하고, 하위 클래스에서 세부 처리를 구체화하는 구조의 패턴입니다. Thymeleaf 가 대표적인 HTML 템플릿 메소드 입니다. 유사한 서브 클래스를 묶어 공통된 내용을 상위 클래스에서 정의함으로써 코드의 양을 줄이고 유지보수를 용이하게 해줍니다.
방문자 Visitor : 각 클래스들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성하는 패턴입니다. 분리된 처리 기능은 각 클래스를 방문하여 수행합니다.
