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[design pattern] 데코레이터 패턴이란 References

admin 11月 13, 2020 0

Goal

  • 데코레이터 패턴의 개념을 이해한다.
  • 예시를 통해 데코레이터 패턴을 이해한다.

데코레이터 패턴이란

  • 객체의 결합 을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장 할 수 있게 해주는 패턴
    • 즉, 기본 기능에 추가할 수 있는 기능의 종류가 많은 경우에 각 추가 기능을 Decorator 클래스로 정의 한 후 필요한 Decorator 객체를 조합함으로써 추가 기능의 조합을 설계 하는 방식이다.
      • Ex) 기본 도로 표시 기능에 차선 표시, 교통량 표시, 교차로 표시, 단속 카메라 표시의 4가지 추가 기능이 있을 때 추가 기능의 모든 조합은 15가지가 된다.
      • -> 데코레이터 패턴을 이용하여 필요 추가 기능의 조합을 동적으로 생성할 수 있다.
    • ‘구조(Structural) 패턴’의 하나 (아래 참고)
  • 기본 기능에 추가할 수 있는 많은 종류의 부가 기능에서 파생되는 다양한 조합을 동적으로 구현할 수 있는 패턴이다.
  • 역할이 수행하는 작업
    • Component
      • 기본 기능을 뜻하는 ConcreteComponent와 추가 기능을 뜻하는 Decorator의 공통 기능을 정의
      • 즉, 클라이언트는 Component를 통해 실제 객체를 사용함
    • ConcreteComponent
      • 기본 기능을 구현하는 클래스
    • Decorator
      • 많은 수가 존재하는 구체적인 Decorator의 공통 기능을 제공
    • ConcreteDecoratorA, ConcreteDecoratorB
      • Decorator의 하위 클래스로 기본 기능에 추가되는 개별적인 기능을 뜻함
      • ConcreteDecorator 클래스는 ConcreteComponent 객체에 대한 참조가 필요한데, 이는 Decorator 클래스에서 Component 클래스로의 ‘합성(composition) 관계’를 통해 표현됨

참고

  • 구조(Structural) 패턴
    • 클래스나 객체를 조합해 더 큰 구조를 만드는 패턴
    • 예를 들어 서로 다른 인터페이스를 지닌 2개의 객체를 묶어 단일 인터페이스를 제공하거나 객체들을 서로 묶어 새로운 기능을 제공하는 패턴이다.
  • 합성 관계
    • 생성자에서 필드에 대한 객체를 생성하는 경우
    • 전체 객체의 라이프타임과 부분 객체의 라이프 타임은 의존적이다.
    • 즉, 전체 객체가 없어지면 부분 객체도 없어진다.

예시

도로 표시 방법 조합하기

  • 내비게이션 SW에서 도로를 표시하는 기능
    • 도로를 간단한 선으로 표시하는 기능(기본 기능)
    • 내비게이션 SW에 따라 도로의 차선을 표시하는 기능(추가 기능) 
      // 기본 도로 표시 클래스
public class RoadDisplay {
    public void draw() { System.out.println("기본 도로 표시"); }
}

      // 기본 도로 표시 + 차선 표시 클래스
public class RoadDisplayWithLane extends RoadDisplay {
  public void draw() {
      super.draw(); // 상위 클래스, 즉 RoadDisplay 클래스의 draw 메서드를 호출해서 기본 도로 표시
      drawLane(); // 추가적으로 차선 표시
  }
  private void drawLane() { System.out.println("차선 표시"); }
}

      public class Client {
  public static void main(String[] args) {
      RoadDisplay road = new RoadDisplay();
      road.draw(); // 기본 도로만 표시

      RoadDisplay roadWithLane = new RoadDisplayWithLane();
      roadWithLane.draw(); // 기본 도로 표시 + 차선 표시
  }
}
  • RoadDisplay 클래스에는 기본 도로 표시 기능을 실행하기 위한 draw 메서드를 구현한다.
  • RoadDisplayWithLane 클래스에는 차선 표시 기능을 추가하기 위해 상속받은 draw 메서드를 오버라이드한다.
    • 기본 도로 표시 기능: 상위 클래스(RoadDisplay)의 draw 메서드 호출
    • 차선 표시 기능: 자신의 drawLane 메서드 호출

문제점

  1. 또 다른 도로 표시 기능을 추가로 구현하는 경우
    • 기본 도로 표시에 교통량을 표시하고 싶다면?
    • // 기본 도로 표시 + 교통량 표시 클래스
public class RoadDisplayWithTraffic extends RoadDisplay {
   public void draw() {
     super.draw(); // 상위 클래스, 즉 RoadDisplay 클래스의 draw 메서드를 호출해서 기본 도로 표시
     drawTraffic(); // 추가적으로 교통량 표시
   }
   private void drawTraffic() { System.out.println("교통량 표시"); }
}

  2. 여러 가지 추가 기능을 조합해야 하는 경우
    • 기본 도로 표시에 차선 표시 기능과 교통량 표시 기능을 함께 제공하고 싶다면?
    • 위와 같이 상속을 통해 조합의 각 경우를 설계한다면 각 조합별로 하위 클래스(7개)를 구현해야 한다.
    • 즉, 다양한 기능의 조합을 고려해야 하는 경우 상속을 통한 기능의 확장은 각 기능별로 클래스를 추가해야 한다 는 단점이 있다.

해결책

문제를 해결하기 위해서는 각 추가 기능별로 개별적인 클래스를 설계하고 기능을 조합할 때 각 클래스의 객체 조합을 이용하면 된다.

    • 도로를 표시하는 기본 기능만 필요한 경우 RoadDisplay 객체를 이용한다.
    • 차선을 표시하는 추가 기능도 필요한 경우 RoadDisplay 객체와 LaneDecorator 객체를 이용한다.
      1. LaneDecorator에서는 차선 표시 기능만 직접 제공: drawLane()
      2. 도로 표시 가능은 RoadDisplay 클래스의 draw 메서드를 호출: super.draw()
        • (DisplayDecorator 클래스에서 Display 클래스로의 합성(composition) 관계를 통해 RoadDisplay 객체에 대한 참조)
  • Display 클래스 
    public abstract class Display { public abstract void draw(); }
  • RoadDisplay 클래스 
    /* 기본 도로 표시 클래스 */
public class RoadDisplay extends Display {
  @Override
  public void draw() { System.out.println("기본 도로 표시"); }
}
  • DisplayDecorator 클래스 
    /* 다양한 추가 기능에 대한 공통 클래스 */
public abstract class DisplayDecorator extends Display {
  private Display decoratedDisplay;
  // '합성(composition) 관계'를 통해 RoadDisplay 객체에 대한 참조
  public DisplayDecorator(Display decoratedDisplay) {
      this.decoratedDisplay = decoratedDisplay;
  }
  @Override
  public void draw() { decoratedDisplay.draw(); }
}
  • LaneDecorator, TrafficDecorator 클래스 
    /* 차선 표시를 추가하는 클래스 */
public class LaneDecorator extends DisplayDecorator {
  // 기존 표시 클래스의 설정
  public LaneDecorator(Display decoratedDisplay) { super(decoratedDisplay); }
  @Override
  public void draw() {
      super.draw(); // 설정된 기존 표시 기능을 수행
      drawLane(); // 추가적으로 차선을 표시
  }
  // 차선 표시 기능만 직접 제공
  private void drawLane() { System.out.println("t차선 표시"); }
}
/* 교통량 표시를 추가하는 클래스 */
public class TrafficDecorator extends DisplayDecorator {
  // 기존 표시 클래스의 설정
  public TrafficDecorator(Display decoratedDisplay) { super(decoratedDisplay); }
  @Override
  public void draw() {
      super.draw(); // 설정된 기존 표시 기능을 수행
      drawTraffic(); // 추가적으로 교통량을 표시
  }
  // 교통량 표시 기능만 직접 제공
  private void drawTraffic() { System.out.println("t교통량 표시"); }
}
  • 클라이언트에서의 사용 
    public class Client {
  public static void main(String[] args) {
      Display road = new RoadDisplay();
      road.draw(); // 기본 도로 표시
      Display roadWithLane = new LaneDecorator(new RoadDisplay());
      roadWithLane.draw(); // 기본 도로 표시 + 차선 표시
      Display roadWithTraffic = new TrafficDecorator(new RoadDisplay());
      roadWithTraffic.draw(); // 기본 도로 표시 + 교통량 표시
  }
}
  • 각 road, roadWithLane, roadWithTraffic 객체의 접근이 모두 Display 클래스를 통해 이루어 진다.
  • 즉, 어떤 기능을 추가하느냐에 관계없이 Client 클래스는 동일한 Display 클래스만을 통해 일관성 있는 방식으로 도로 정보를 표시할 수 있다.
  • 이렇게 Decorator 패턴을 이용하면 추가 기능 조합별로 별도의 클래스를 구현하는 대신 각 추가 기능에 해당하는 클래스의 객체를 조합해 추가 기능의 조합을 구현할 수 있게 된다.
    • 이 설계는 추가 기능의 수가 많을수록 효과가 크다.

추가 예시

  • 기본 도로 표시 + 차선 표시 + 교통량 표시 
    public class Client {
  public static void main(String[] args) {
  // 기본 도로 표시 + 차선 표시 + 교통량 표시
	Display roadWithLaneAndTraffic =
      new TrafficDecorator(
      new LaneDecorator(
      new RoadDisplay()));
	roadWithLaneAndTraffic.draw();
  }
}
    1. 가장 먼저 생성된 RoadDisplay 객체의 draw 메서드가 실행
    2. 첫 번째 추가 기능인 LaneDecorator 클래스의 drawLane 메서드가 실행
    3. 두 번째 추가 기능인 TrafficDecorator 클래스의 drawTraffic 메서드가 실행
  • 교차로를 표시하는 추가 기능을 지원하면서 기존의 다른 추가 기능(차선 표시와 교통량 표시)과의 조합을 지원
    • CrossingDecorator 클래스 
      /* 교차로 표시를 추가하는 클래스 */
public class CrossingDecorator extends DisplayDecorator {
  // 기존 표시 클래스의 설정
  public CrossingDecorator(Display decoratedDisplay) { super(decoratedDisplay); }
  @Override
  public void draw() {
      super.draw(); // 설정된 기존 표시 기능을 수행
      drawCrossing(); // 추가적으로 교차로를 표시
     }
  // 교차로 표시 기능만 직접 제공
  private void drawCrossing() { System.out.println("t교차로 표시"); }
}
    • 클라이언트에서의 사용 
      public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    // 기본 도로 표시 + 차선 표시 + 교통량 표시 + 교차로 표시
    Display roadWithCrossingLaneAndTraffic =
      new LaneDecorator(
      new TrafficDecorator(
      new CrossingDecorator(
      new RoadDisplay())));
    roadWithCrossingLaneAndTraffic.draw();
  }
}
    • CrossingDecorator를 DisplayDecorator의 하위 클래스로 설계한다.
      • CrossingDecorator의 draw 메서드가 호출되면 우선 상위 클래스(DisplayDecorator)의 draw 메서드를 호출한 후 CrossingDecorator의 drawCrossing 메서드를 호출한다.
    • roadWithCrossingLaneAndTraffic 객체의 draw 메서드를 호출하면
      1. 가장 먼저 생성된 RoadDisplay 객체의 draw 메서드가 실행
      2. 첫 번째 추가 기능인 CrossingDecorator 클래스의 drawCrossing 메서드가 실행
      3. 두 번째 추가 기능인 TrafficDecorator 클래스의 drawTraffic 메서드가 실행
      4. 세 번째 추가 기능인 LaneDecorator 클래스의 drawLane 메서드가 실행

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