[정보처리기사] 디자인 패턴 ( 생성 패턴 / 구조 패턴 / 행위패턴 )

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※ 디자인 패턴 ※

- 서브 시스템 상세 구현에 대한 공식 

- 생성 패턴 / 구조 패턴 / 행위패턴

01 . 생성 패턴

- 생성패턴 : 객체 생성에 대한 패턴, 캡슐화 / 유연성이 목표

 

1. 추상 팩토리 ( Facotry ) : 객체 생성 코드가 상위 클래스에 존재, 하위(구체화) 클래스가 받아씀 

- 구체적인 클래스에 의존하지 않고 서로 연관되거나 의존적인 객체들의 조합을 만드는 인터페이스를 제공하는 패턴으로 이 패턴을 통해 생성된 클래스에는 사용자에게 인터페이스(API)를 제공하고, 구체적인 구현은 concrete product 클래스에서 이루어지는 특성을 갖는 패턴

 

2. 팩토리 메소드 ( method ) : 객체 생성코드를 하위 클래스에서 구체화하는 것. 상위 클래스는 인터페이스만 제공 

   - 상위클래스에서 객체를 생성하는 인터페이스를 정의하고, 하위 클래스에서 인스턴스를 생성하도록 하는 방식으로, 상위 클래스에서는 인스턴스를 만드는 방법만 결정하고, 하위 클래스에서 그 데이터의 생성을 책임지고 조작하는 함수들을 오버 로딩하여 인터페이스와 실제 객체를 생성하는 클래스를 분리할 수 있는 특성을 갖는 디자인 패턴

 

3. 빌더 ( builder ) : 분리된 인스턴스를 조합하여 객체 생성 / 생성과 표현을 분리- 동일한 객체 생성에도 다른 결과를 냄

- 복잡한 인스턴스를 조립하여 만드는 구조로, 복합 객체를 생성할 때 객체를 생성하는 방법(과정)과 객체를 구현(표현)하는 방법을 분리하므로써 동일한 생성 절차에서 서로 다른 표현 결과를 만들 수 있는 디자인 패턴 

 

4. 프로토 타입 : 원본복제, 비용 저렴

- 처음부터 일반적인 원형을 만들어 놓고, 그것을 복사한 후 필요한 부분만 수정하여 사용하는 패턴으로, 생성할 객체의 원형을 제공하는 인스턴스에서 생성할 객체들의 타입이 결정되도록 설정하며 객체를 생성할 때, 기본적으로 갖추어야 할 기본 형태가 있을 때 사용되는 패턴

 

5. 싱글톤 : 클래스 내 인스턴스는 하나뿐, 동시 참조 불가능

- 전역 변수를 사용하지 않고, 객체를 하나만 생성하도록 하며, 생성된 객체를 어디에서든지 참조할 수 있도록 하는 패턴 

 

02. 구조 패턴

- 구조 패턴 : 복잡한 구조의 시스템 개발에 필요, 도움이 됨 = 설계 패턴

 

1. 어댑터 ( adatpter ) : 클래스 간에 서로 일치하지 않은 인터 페이스를 변환, 다시 사용할 수 있게 함 (재사용)  ex, 변압기

- 기존 생성된 클래스를 재사용할 수 있도록 중간에서 맞춰주는 역할을 하는 인터페이스를 만드는 패턴으로, 상속을 이용하는 클래스 패턴과 위임을 이용하는 인스턴스 패턴의 두 가지 형태로 사용되는 디자인 패턴

 

2. 브릿지 ( bridge ) : 추상층(기능)과 구현층(구체화)을 분리하여 독립적 확장 

- 기능의 클래스 계층과 구현의 클래스 계층을 연결하고, 구현부에서 추상 계층을 분리하여 추상화된 부분과 실제 구현 부분을 독립적으로 확장할 수 있는 디자인 패턴 

 

3. 컴포지트 ( composite ) : 트리 구조 구성, 단일 객체와 복합 객체 구분 없이 다룸

- 객체들의 관계를 트리구조로 구성하여 부분-전체 계층을 표현하는 패턴으로, 사용자가 단일 객체와 복합 객체 모두 동일하게 다루도록 하는 패턴

 

4. 데코레이터 ( decorator ) : 클래스의 기능을 추가하기 위해 다른 객체를 덧붙임, 객체의 결합을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장

- 기존에 구현되어있는 클래스에 그때그때 필요한 기능을 추가해 나가는 설계 패턴으로 기능 확장이 필요할 때, 객체 간의 결합을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장할 수 있게 해 주어 상속의 대안으로 사용하는 패턴

 

5. 퍼사드 ( facade ) : 다수의 서브 클래스들의 통합 인터페이스를 제공할 수 있는 wrapper 객체를 통해서 서브 클래스를 간편하게 이용할 수 있는 패턴

- 복잡한 시스템에 대하여 단순한 인터페이스를 제공함으로써 사용자와 시스템 간, 또는 여타 시스템과의 결합도를 낮추어 시스템 구조에 대한 파악을 쉽게 하는 패턴. 오류에 대해서 단위별로 확인할 수 있게 하며, 사용자 측면에서 단순한 인터페이스를 제공하여 접근성을 높일 수 있는 디자인 패턴

 

6. 플라이 웨이트 ( flyweight ) : 다수의 유사 객체 생성이 필요할 때, 메모리 절약을 위해 매번 객체 생성하지 않고 최대한 공유해서 사용하는 형태

- 다수의 객체로 생성될 경우 모두가 갖는 본질적인 요소를 클래스 화하여 공유함으로써 메모리를 절약하고, '클래스의 경량화'를 목적으로 하는 패턴

 

7. 프록시 ( proxy ) : 접근이 어려운 객체에 접근할 수 있도록 인터페이스 역할을 함 , 특정 객체로의 접근을 제어

- '실체 객체에 대한 대리 객체'로 실체 객체에 대한 접근 이전에 필요한 행동을 취할 수 있게 만들어, 이 점을 이용해 미리 할당하지 않아도 상관없는 것들을 실제 이용할 때 할당하게 하여 메모리 용량을 아낄 수 있으며, 실제 객체를 드러나지 않게 하여 정보은닉의 역할도 수행하는 패턴

 

03. 행위 패턴

- 행위 패턴 : 상호작용이나 책임 분배에 대해 정의 결합도를 최소화하는 것이 목적

 

1. 책임 연쇄 ( chain of responsibility ) : 둘 이상의 객체가 서로 연결되어 책임이 차례로 넘어감

- 정적으로 어떤 기능에 대한 처리의 연결이 하드코딩되어 있을 시, 기능 처리의 연결 변경이 불가능한데 이를 동적으로 연결되어 있는 경우에 따라서 다르게 처리될 수 있도록 연결한 패턴 ex, 마우스 클릭 / 키보드 클릭

 

2. command : 요청에 필요한 명령어를 객체화하여 로그에 기록하는 형식, 요구사항을 객체로 캡슐화

- 실행될 기능을 캡슐화 함으로써, 주어진 여러 기능을 실행할 수 있는 재사용성이 높은 클래스를 설계하는 패턴으로 하나의 추상 클래스에 메서드를 만들어 각 명령이 들어오면 그에 맞는 서브클래스가 선택되어 실행되는 특징을 갖는 디자인 패턴

 

3. 인터프리터 ( Interpreter ) : 문법 표현 정의, 맞춤법 검사 , 문법 자체를 캡슐화

- 언어의 다양한 해석, 구체적인 구문을 나누고 그 분리된 구문의 해석을 맡는 클래스를 각각 작성하여 여러 형태의 언어 구문을 해석할 수 있게 만드는 패턴

 

4. 반복자 ( interator ) : 접근이 잦은 객체는 동일한 인터페이스 사용. 배열이나 리스트 같은 자료구조 처리 사용. 순차 접근 방식

- 컬렉션 구현 방법을 노출시키지 않으면서도 그 집합체 안에 들어있는 모든 항목에 접근할 수 있는 방법을 제공하는 디자인 패턴

 

5. 중재자 ( mediator ) : 수많은 객체들이 있다면 필연적으로 상호 복잡함 - 이 상호작용을 캡슐화해서 상호작용을 낮추기 위해 사용

- 객체 지향 설계에서 객체의 수가 너무 많아지면 서로 통신하느라 복잡해져 객체지향에서 가장 중요한 느슨한 결합의 특성을 해칠 수 있다. 이를 해결하는 한 가지 방법으로 중간에 이를 통제하고 지시할 수 있게 역할을 하는 중재자를 두고, 중재자에게 모든 것을 요구하여 통신의 빈도수를 줄여 객체지향의 목표를 달성하게 해주는 디자인 패턴

 

6. memento : 특정 시점의 상태를 객체화하고, 필요에 따라 해당 위치로 돌림 , undo(작업 취소) ex, ctrl + z

- 클래스 설계 관점에서 객체의 정보를 저장할 필요가 있을 때 적용하는 디자인 패턴으로 undo기능을 개발할 때 사용하는 패턴

 

7. observer : 객체 상태가 변하면 상속 중인 다른 객체들에게 전달하는 형태. 이벤트 발행과 구독, 상태 변화를 전달, 일대다 의존, 상태변화에 따라 다른 객체의 상태도 연동 ex, 카톡의 읽음 표시 

- 한 객체의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체들한테 연락이 가고, 자동으로 내용이 갱신되는 방법으로 일대다 의존성을 가지는 디자인 패턴과 서로 상호작용을 하는 객체 사이에는 가능하면 느슨하게 결합하는 디자인을 사용해야 한다.

 

8. 상태 ( state ) : 이벤트를 객체 상태에 따라 다르게 처리해야 할 때 사용 (동작을 다르게 ) ex, 카톡 알람 종류

- 객체 상태를 캡슐화하여 클래스 함으로써, 그것을 참조하게 하는 방식으로 상태에 따라 다르게 처리할 수 있도록 행위 내용을 변경하여, 변경 시 원시 코드의 수정을 최소화할 수 있고, 유지 보수의 편의성도 갖는 패턴

 

9. 전략 ( stategy ) : 동일 계열 알고리즘 상호 교환, 각각 독립 사용 영향 없이 변동 가능 

- 알고리즘 군을 정의하고(추상 클래스) 같은 알고리즘(버블 정렬, 퀵 정렬, 선택 정렬 등)을 각각 하나의 클래스로 캡슐화한(버블정렬 클래스, 퀵정렬 클래스, 선택정렬 클래스) 다음, 필요할 때 서로 교환해서 사용할 수 있게 하는 패턴으로, 행위를 클래스로 캡슐화해 동적으로 행위를 자유롭게 바꿀 수 있게 해주는 패턴.

 

10. template method : 상위에서 인터페이스 정의, 하위에서 구체화(유지보수) - 생성 패턴의 팩토리 메서드와 비슷

- 어떤 작업을 처리하는 일부분을 서브 클래스로 캡슐화해 전체 일을 수행하는 구조는 바뀌지 않으면서 특정 단계에서 수행하는 내역을 바꾸는 패턴으로 일반적으로 상위 클래스(추상 클래스)에는 추상 메서드를 통해 기능의 골격을 제공하고, 하위 클래스(구체 클래스)의 메서드에는 세부처리를 구체화하는 방식으로 사용하며 코드 양을 줄이고 유지보수를 용이하게 만드는 특징을 갖는 패터

 

11. 방문자 ( visitor ) : 처리 기능을 별도의 클래스로 분리하는 패턴, 데이터 구조와 기능을 분리하는 형태, 분리 후 필요할 때 클래스에 방문해서 처리함 

- 각 클래스 데이터 구조로부터 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스를 만들어 놓고 해당 클래스의 메서드가 각 클래스를 돌아다니면서 특정 작업을 수행하도록 만드는 패턴, 객체의 구조는 변경하지 않으면서 기능만 따로 추가하거나 확장할 때 사용하는 디자인 패턴

 

 

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☆ 키워드로 정리 ☆

 

* 분리

- 팩토리 메서드 ( method ) : 하위 클래스에서 구체화

- 빌더 ( builder ) : 동일한 객체 생성에도 다른 결과를 냄

- 브릿지 ( bridge ) : 분리 -> 독립적 확장

- 방문자 ( visitor ) : 분리 후 돌아다니면서(방문)하면서 작업 수행/처리

 

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공부 교재 및 참고 : 수제비 교재

수제비 카페 (cafe.naver.com/soojebi/819)

www.youtube.com/watch?v=R_w93dlp_Do