[1과목 소프트웨어 설계] 애플리케이션 설계 - 028. ⭐ 디자인 패턴

• 모듈의 세분화된 역할이나 모듈 간의 인터페이스와 같은 코드를 작성하는 수준의 세부적인 구현 방안을 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결방법 또는 예제
• 문제 및 배경, 실제 적용된 사례, 재사용이 가능한 샘플코드 등으로 구성
• 개발 과정 중에 문제가 발생하면 새로 해결책을 구상하는 것보다 문제에 해당하는 디자인 패턴을 참고해 적용하는 것이 더 효율적
• 한 패턴을 변형하거나 특정 요구사항을 반영하면 유사한 형태의 다른 패턴으로 변화되는 특징 존재
• GoF(Gang of Four) : 생성패턴 5개, 구조패턴 7개, 행위패턴 11개

💡 아키텍처 패턴 VS 디자인 패턴

• 아키텍처 패턴은 디자인 패턴보다 상위 수준 설계
• 아키텍처 패턴 : 전체 시스템 구조를 설계
• 다자인 패턴 : 서브 시스템에 속하는 컴포넌트들과 관계를 설계
• 디자인 패턴은 아키텍처 패턴을 구현하는데 유용

 

1. 디자인 패턴 장 · 단점

• 구조파악 용이
• 객체지향 설계 및 구현 생산성 높이는데 적합
• 재사용을 통해 개발 시간과 비용 절약
• 초기 투자 비용 부담
• 개발자 간 원활한 의사소통 가능
• 설계 변경 요청에 대한 유연한 대처 가능
• 객체지향을 기반으로 한 설계와 구현을 다루므로 다른 기반의 애플리케이션 개발에 적합하지 않음 (ex. 절차형 언어)

 

2. 생성 패턴 (Creational Pattern)

• 객체의 생성과 참조과정을 캡슐화하여 객체가 생성되거나 변경되어도 프로그램 구조에 영향을 크게 받지 않도록 하여 프로그램에 유연성을 더해줌

1) 추상 팩토리 (Abstract Factory)

• 구체적인 클래스에 의존하지 않음
• 인터페이스를 통해 서로 연관 · 의존하는 객체들의 그룹으로 생성하여 추상적으로 표현
• 연관된 서브 클래스를 묶어 한 번에 교체하는 것이 가능

2) 빌더 (Builder)

• 작게 분리된 인스턴스를 조합하여 객체생성
• 객체의 생성과정과 표현방법을 분리해 동일한 객체 생성에서도 서로 다른 결과를 만듦

3) 팩토리 메소드 (Factory Method) = 가상 생성자 패턴 (Virtual Constructor Pattern)

• 객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화한 패턴
• 상위 클래스에서 인터페이스만 정의, 실제 생성을 서브 클래스가 담당

4) 프로토타입 (Prototype)

• 원본 객체를 복제하는 방법으로 객체를 생성하는 패턴
• 일반적인 방법
• 비용이 큰 경우 이용

5) 싱글톤 (Singleton)

• 하나의 객체를 생성하면 생성된 객체를 어디서든 참조할 수 있지만, 여러 프로세스가 동시에 참조할 수 없다.
• 클래스 내에서 인스턴스가 하나뿐임을 보장
• 불필요한 메모리 낭비 최소화

 

3. 구조 패턴 (Structural Pattern)

• 클래스나 객체들을 조합해 더 큰 구조로 만들 수 있게 해주는 패턴으로 구조가 복잡한 시스템을 개발하기 쉽게 도와줌

1) 어댑터 (Adapter)

• 호환성이 없는 클래스들의 인터페이스를 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변화해주는 패턴
• 기존 클래스를 이용하고 싶지만 인터페이스가 일치하지 않을 때 이용

2) 브리지 (Bridge)

• 구현부에서 추상층을 분리해 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성한 패턴
• 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현

3) 컴포지트 (Composite)

• 여러 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분없이 다루고자 할 때 사용하는 패턴
• 객체들을 트리구조로 구성하여 복합객체 안에 복합객체가 포함되는 구조를 구현

4) 데코레이터 (Decorator)

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

5) 퍼싸드 (Facade)

• 복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구성함으로써 서브 클래스들의 기능을 간편하게 사용할 수 있도록 하는 패턴
• 서브 클래스 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체가 필요

6) 플라이웨이트 (Flyweight)

• 인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니고 가능한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약하는 패턴
• 다수 유사 객체를 생성하거자 조작할 때 유용

7) 프록시 (Proxy)

• 접근이 어려운 객체와 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행하는 패턴
• 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체로의 접근 등 주로 이용

 

4. 행위 패턴 (Behavioral Pattern)

• 클래스나 객체들이 서로 상호작용하는 방법이나 책임 분배 방법을 정의하는 패턴으로 하나의 객체로 수행할 수 없는 작업을 여러 객체로 분배하면서 결합도를 최소화 할 수 있도록 도와줌

1) 책임 연쇄 (Chain of Responsibility)

• 요청을 처리할 수 있는 객체가 둘 이상 존재해 객체가 처리하지 못하면 다음 객체로 넘어가는 형태의 패턴
• 요청을 처리할 수 있는 객체들이 고리로 묶여있어 요청이 해결될 때까지 고리를 따라 책임이 넘어감

2) 커맨드 (Command)

• 요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그에 남기는 패턴
• 요청에 사용되는 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리하여 단순화 함

3) 인터프리터 (Interpreter)

• 언어에 문법 표현을 정의하는 패턴
• SQL이나 통신 프로토콜과 같은 것을 개발할 때 사용

4) 반복자 (Iterator)

• 자료 구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스를 사용하도록 하는 패턴
• 내부 표현 방법의 노출없이 순차적인 접근 가능

5) 중재자 (Mediator)

• 수많은 객체들 간의 복잡한 상호작용(Interface)을 캡슐화하여 객체로 정의하는 패턴
• 객체 사이의 의존성을 줄여 결합도를 감소시킴
• 객체 간의 통제와 지시의 역할을 수행

6) 메멘토 (Memento)

• 특정 시점에서의 객체 내부 상태를 객체화함으로써 이후 요청에 따라 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 기능을 제공하는 패턴
• Ctrl + z와 가은 되돌리기 기능을 개발할 떄 주로 이용

7) 옵서버 (Observer)

• 한 객체의 상태가 변화하면 객체의 상속되어 있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달하는 패턴
• 분산된 시스템 간에 이벤트를 생성 · 발행하고, 이를 수신해야할 때 이용

8) 상태 (State)

• 객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용하는 패턴
• 객체 상채를 캡슐화하고 이를 참조하는 방식

9) 전략 (Strategy)

• 동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호교환할 수 있게 정의하는 패턴
• 클라이언트는 독립적으로 원하는 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향없이 알고리즘의 변경 가능

10) 탬플릿 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 해줌

11) 방문자 (Visitor)

• 각 클래스들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성하는 패턴
• 불리된 처리기능은 각 클래스를 방문하여 수행

 

 

📖 Reference

2023 시나공 정보처리기사 필기 : 네이버 도서