프로그래밍 디자인 패턴

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프로그래밍 디자인 패턴

디자인 패턴이 객체지향 프로그래머에게 크게 영향을 미치게 된 계기는 “디자인 패턴 (Design Patterns)” 책이 출간되면서부터다. 이 책에서 GoF(Gang of Four의 약자로 “디자인 패턴 (Design Patterns)”의 저자들 Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, Jone Vlisside 네 사람)는 객체지향설계를 위한 23개의 패턴을 기술 하였다. 이를 토대로 객체지향 분석/설계, 도메인 설계, 프로세스 조직/설계, 사용자 인터페이스 설계와 같은 다양한 분야에서 패턴과 패턴 언어에 대한 논문과 책들이 출간되고 객체지향 프로그래밍 개발에서 디자인 패턴이 폭넓게 사용되기 시작하였다.

• GoF
“특정한 상황에서 일반적 설계문제를 해결하기 위해 상호교류하는 수정 가능한 객체와 클래스들에 대한 설명이다.”

• 라만(C. Larman)GoF
“숙련된 객체지향 개발자 및 기타 소프트웨어 개발자는 소프트웨어 개발의 가이드라인이 되는 일반적인 원칙들과 관용적인 해결책들의 레퍼토리(repertoire)를 구축한다. 패턴은 이러한 원칙들과 관용적 해결책들이 문제와 해결책을 기술하는 구조적인 형태로 체계화되고 명명된 것이다.”

프로그래밍 디자인 패턴은 소프트웨어를 설계할 때 특정 상황에서 자주 사용하는 패턴을 정형화한 것이며, 좋은 소프트웨어 설계를 위한 개발자들의 경험적 산물이라고 할 수 있다.

프로그래밍 디자인 패턴의 특징

• 경험을 통하여 얻을 수 있다
• 특정한 형식을 갖고 체계적으로 작성되는 것이 일반적
• 패턴에는 각기 다른 추상화 수준이 존재하며 계속 진화함

프로그래밍 디자인 패턴의 장점

의사소통에 도움을 준다. 디자인 패턴을 알고 있는 설계자들은 특정 문제에 대해 공통으로 알고 있는 패턴을 이용해 해결책에 대해 논의를 할 수 있기 때문에 더욱 원활하게 의사소통할 수 있다. 검증된 지식인 패턴을 사용하면 높은 완성도의 디자인을 빠른 시간에 만들어 낼 수 있기 때문에 소프트웨어 개발 비용을 줄일 수 있어서 경제적이며, 코드의 수준을 한 단계 높여 주고 적은 수의 클래스로 원하는 목적을 달성할 수 있는 환경이 제공된다.

좋은 설계나 아키텍처가 패턴이라는 이름으로 명명되어 있어 개발자는 그 패턴의 이름만으로도 그 소프트웨어의 구조를 알 수 있다. 이를 바탕으로 이전의 소프트웨어 개발에서 사용한 설계나 구조를 쉽게 이해할 수 있고, 새로운 소프트웨어로 빠르게 적용할 수 있어서 소프트웨어 재사용을 쉽게 해준다.

디자인 패턴의 분류

새로운 소프트웨어를 개발할 때마다 대부분 개발자는 어떤 클래스를 만들고 어느 시점에 객체를 생성하고 소멸시킬지, 데이터를 어떻게 받아서 처리할지, 구조 설계를 어떻게 할지 고민해야하는데, 디자인 패턴 분류는 위와 같이 소프트웨어 코드를 작성할 때 자주 반복되는 특정 상황에서 설계를 용이하게 하며 코드의 재사용이 용이하도록 패턴을 정리해 놓은 것이다.

그중 가장 잘 알려진 분류법으로 GoF의 패턴분류 방법이 있다.

• 목적
패턴이 무엇을 하는지 정의하는 것으로 "생성", "구조", "행위" 중의 한 가지 목적을 갖는다.

  ◦ 생성 (Creational Pattern)
  객체의 생성 과정에 관여하는 패턴

  ◦ 구조 (Structural Pattern)
  클래스나 객체의 구성을 통해 더 큰 구조로 만들 수 있게 해주는 것과 관련된 패턴

  ◦ 행위 (Behavioral Pattern)
  패턴을 주로 클래스에 적용하는지 아니면 객체에 적용하는지에 따라 구분되는 패턴

• 범위
패턴을 클래스에 적용하는지 아니면 객체에 적용하는지에 따라 구분되는 패턴

  ◦ 클래스 패턴 (Class Pattern)
  클래스들과 하위 클래스 간의 관계를 다루는 패턴입니다. 컴파일 시에 관계가 결정

  ◦ 객체 패턴 (Object Patterns)
  객체 간의 관계를 다루며 보통 구성을 통해 정의됨.
  객체 패턴은 일반적으로 실행시간에 관계가 생성되기 때문에 더 동적이면서 유연

디자인 패턴의 종류

수많은 패턴 중 몇 가지 패턴의 종류를 간단하게 설명한다.

• 싱글턴 패턴 (Singleton Pattern)
목적 : 생성
범위 : 객체
객체의 생성에 관련된 패턴으로서 특정 클래스의 인스턴스가 오직 하나임을 보장하고 이 인스턴스에 접근할 방법을 제공

• 퍼사드 패턴 (Facade Pattern)
목적 : 구조
범위 : 객체
건물의 정문에 있는 안내소처럼 개발자가 사용해야 하는 서브 시스템의 가장 앞쪽에 위치하면서 하위 시스템에 있는 객체들을 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.
> 시스템의 복잡성을 줄이기 위해 서브 시스템을 구조화하고 서브 시스템으로의 접근을 하나의 퍼사드 객체로 제공하는 패턴

• 옵저버 패턴 (Observer Pattern)
목적 : 행위
범위 : 객체
객체의 상태변화를 관찰하는 관찰자들, 즉 옵저버들의 목록을 객체에 등록하여 상태 변화가 있을 때마다 메서드 등을 통해 객체가 직접 목록의 각 옵저버에게 통지하도록 하는 패턴

• 스트래티지 패턴 (Strategy Pattern)
목적 : 행위
범위 : 객체
알고리즘을 담당하는 각각의 클래스를 만들어 책임을 분산하기 위한 목적으로 만든 행위 패턴

• 팩토리 패턴 (Factory Pattern)
목적 : 생성
범위 : 클래스
객체를 생성하기 위한 인터페이스를 정의하지만 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할지에 대한 결정은 하위 클래스에서 이루어지도록 인스턴스 생성의 책임을 떠넘기는 패턴

• 어댑터 패턴 (Adapter Pattern)
목적 : 구조
범위 : 클래스, 객체
클래스의 인터페이스를 사용자가 기대하는 다른 인터페이스로 변환하는 패턴으로, 호환성이 없는 인터페이스 때문에 함께 동작할 수 없는 클래스들이 함께 동작하도록 함

소프트웨어 디자인 패턴을 사용할 때 생각해 볼 점

디자인 패턴은 특정 상황에 대한 선배 프로그래머의 경험의 산물이자 방법론으로 즉, 디자인 패턴은 모든 상황에서 만능은 아니다.

예를 들어 싱글턴 패턴을 적재적소에 활용하면 유용하겠지만, 적절치 못한 상황에 사용하면 오히려 큰 독이 될 수도 있다. 다양한 디자인 패턴을 아는 것도 중요하지만, 언제 어떻게 사용하는 것이 좋을지 고민하는 것도 굉장히 중요한 문제이다.

디자인 패턴은 그 종류도 다양해지고 있으며, 기존의 디자인 패턴을 변형하여 사용하는 경우도 많다. 다양한 디자인 패턴을 익히고 자신의 코드에 적용해 보되, 깊은 공부와 많은 고민은 필수!