[정보처리기사 필기] 디자인패턴(Design Pattern)

1. 디자인 패턴 개요

디자인 패턴은 각 모듈의 세분화된 역할이나 모듈들 간의 인터페이스와 같은 코드를 작성하는 수준의 세부적인 구현 방안을 설계할 때 참조할 수 있는 전형적인 해결 방식 또는 예제를 의미한다.

 

• 디자인 패턴은 문제 및 배경, 실제 적용된 사례, 재사용이 가능한 샘플 코드 등으로 구성되어 있다.
• '바퀴를 다시 발명하지 마라(Don't reinvent the wheel)' 라는 말과 같이, 새로 해결책을 구상하는 것보다 문제에 해당하는 디자인 패턴을 참고하는것이 더 효율적
• 디자인 패턴은 한 패턴에 변형을 가하거나 특정 요구사항을 반영하면 유사한 형태의 다른 패턴으로 변하는 특성을 가짐
• 1995년 Gof(Gang of Four)라고 불리는 Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides 가 처음으로 구체화 및 체계화 하였다.

[참고] 아키텍처 패턴과 디자인 패턴

두가지다 소프트웨어 설계를 위한 참조 모델이지만 차이가 있다

• 아키텍처 패턴은 디자인 패턴보다 상위수준의 설계에 사용된다
• 아키텍처 패턴이 전체 시스템의 구조를 설계하기 위한 참조 모델이라면, 디자인 패턴은 서브시스템에 속하는 컴포넌트들과 그 관계를 설계하기 위한 참조 모델
• 몇몇 디자인 패턴은 아키텍처 패턴을 구현하는데 유용하게 사용됨

 

 

 

2. 디자인 패턴 사용의 장단점

• 범용적인 코딩스타일로인해 구조 파악 용이
• 객체지향 설계 및 구현의 생산성을 높이는 데 적합
• 개발 시간과 비용 절약
• 초기 투자 비용이 부담될 수 있음
• 설계 변경 요청에 대한 유연한 대처 가능
• 객체지향 개발방법 이외에는 적합하지 않음

 

 

3. 디자인 패턴의 종류

생성 패턴(Cretional Pattern)

생성 패턴은 객체의 생성과 관련된 패턴이다.

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

추상 팩토리 (Abstract Factory)	구체적인 클래스에 의존하지 않고, 인터페이스를 통해 서로 연관, 의존하는 객체들의 그룹으로 생성하여 추상적으로 표현한다. 연관된 서브 클래스를 묶어 한 번에 교체하는 것이 가능하다.
빌더(Builder)	작게 분리된 인스턴스를 건축 하듯이 조합하여 객체를 생성 객체의 생성 과정과 표현 방법을 분리하고 있어, 동일한 객체 생성에서도 서로 다른 결과를 만들어 낼 수 있다.
팩토리 메소드(Factory Method)	객체 생성을 서브 클래스에서 처리하도록 분리하여 캡슐화한 패턴 상위 클래스에서 인터페이스만 정의하고 실체 생성은 서브 클래스가 담당 가상 생성자(Virtual Constructor) 패턴이라고도 함
프로토타입(Prototype)	원본 객체를 복제하는 방법으로 객체를 생성하는 패턴 일반적인 방법으로 객체를 생성하며, 비용이 클 경우 주로 이용
싱글톤(Singleton)	하나의 객체를 생성하면 생성된 객체를 어디서든 참조할 수 있지만, 여러 프로세스가 동시에 참조할 수 는 없다. 클래스 내에서 인스턴스가 하나임을 보장 불필요 메모리 낭비 최소화

 

 

구조 패턴(Structural Pattern)

클래스나 객체들을 조합하여 더 큰 구조로 만들 수 있게 해주는 패턴

• 구조 패턴은 구조가 복잡한 시스템을 개발하게 쉽게 도와준다.

어댑터(Adapter)	호환성이 없는 클래스들의 인터페이스를 다른 클래스가 이용할 수 있도록 변환 기존의 클래스를 이용하고 싶지만 인터페이스가 일치하지 않을 때 이용
브리지(Bridge)	구현부에서 추상층을 분리하여, 서로가 독립적으로 확장할 수 있도록 구성 기능과 구현을 두 개의 별도 클래스로 구현
컴포지트(Composite)	여러 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용 객체들을 트리구조로 구성하여 디렉터리 안에 디렉터리가 있듯이 복합 객체 안에 복합 객체가 포함되는 구조 구현 가능
데코레이터(Decorator)	객체 간의 결합을 통해 능동적으로 기능 확장 가능한 패턴 임의의 객체에 부가적인 기능을 추가하기 위해 다른 객체들을 덧붙이는 방식으로 구현
퍼싸드(Facade)	복잡한 서브 클래스들을 피해 더 상위에 인터페이스를 구현하여 서브 클래스들의 기능을 간편하게 함 서브 클래스들 사이의 통합 인터페이스를 제공하는 Wrapper 객체 필요
플라이웨이트(Flyweight)	인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니고 가능한 한 공유 해서 사용 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하게 사용
프록시(Proxy)	접근이 어려운 객체와 여기에 연결하려는 객체 사이에서 인터페이스 역할을 수행 네트워크 연결, 메모리의 대용량 객체로의 접근에 용이

 

 

행위 패턴(Behavioral Pattern)

클래스나 객체들이 서로 상호작용하는 방법이나 책임 분배 방법을 정의

• 하나의 객체로 수행할 수 없는 작업을 여러 객체로 분배하면서 결합도를 최소화 할 수 있도록 도와줌

책임 연쇄(Chain of Responsibility)	요청을 처리할 수 있는 객체가 둘 이상 존재하여 한 객체가 처리 못하면 다음 객체로 넘어감 객체들이 Chain 으로 묶여있어 계속 책임이 넘어감
커맨드(Command)	요청을 객체의 형태로 캡슐화하여 재이용하거나 취소할 수 있도록 요청에 필요한 정보를 저장하거나 로그 남김 각종 명령어들을 추상 클래스와 구체 클래스로 분리하여 단순화
인터프리터(Interpreter)	언어에 문법 표현을 정의 SQL이나 통신프로토콜 개발에 사용
반복자(Iterator)	자료 구조와 같이 접근이 잦은 객체에 대해 동일한 인터페이스 사용하도록 하는 패턴 내부 표현 방법 노출없이 순차적 접근 가능
중재자(Mediator)	수많은 객체들간 복잡한 상호작용(Interface)을 캡슐화 하여 객체로 정의 객체 사이 의존성 줄여 결합도 감소 중재자는 객체간 통제와 지시 역할 수행
메멘토(Memento)	특정 시점에서 객체 내부 상태를 객체화하여 이후 요청에 따라 객체를 해당 시점의 상태로 돌릴 수 있는 기능 제공 Ctrl+Z 와 같은 기능 개발에 사용
옵서버(Observer)	한 객체의 상태가 변화하면 객체에 상속되어있는 다른 객체들에게 변화된 상태를 전달 주로 분산된 시스템간 이벤트를 생성, 발행 하고 이를 수신할 때 사용
상태(State)	객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때  객체 상태를 캡슐화 하고 이를 참조하는 방식
전략(Strategy)	동일한 계열의 알고리즘들을 개별적으로 캡슐화하여 상호 교환 가능하게 클라이언트는 독립적으로 원하는 알고리즘 선택하여 사용할 수 있으며, 클라이언트에 영향 없이 알고리즘 변경 가능
템플릿 메소드(Template Method)	상위 클래스에서 골격을 정의, 하위 클래스에서 세부 처리를 구체화 유사한 서브 클래스를 묶어 공통된 내용을 상위 클래스에서 정의
방문자(Visitor)	각 클래스들의 데이터 구조에서 처리 기능을 분리하여 별도의 클래스로 구성 분리된 처리기능은 각 클래스를 방문(Visit)하여 수행

 

 

 

---

 

출처

자료 참고: 

시나공 정보처리기사 필기 2022를 참고하여 작성되었습니다

표지