위 제목의 책을 훑어보는 식으로 1번 읽었고 더 정확한 내용 파악을 위해 2회독을 하며 글을 같이 작성하고자 함
GoF
GangOfFour의 줄임말로 이 책을 처음 집필하신 4명의 위대한 개발자 분들 되시겠다.
디자인 패턴
객체지향 프로그래밍에서 좋은 설계를 하기 위한 반복된 패턴
생성, 구조, 행위의 3가지 카테고리로 나누어 분류하는 것이 보통이다.
패턴 구성 요소
패턴 이름 : 한 두 단어로 설계 문제와 해법 서술. 문서에서 표현하기 쉬워지며 설계의 의도를 명확히 하고 개발자들간의 소통이 원활해질 수 있음
문제 : 언제 패턴을 사용해야 하는가 ?
해법 : 설계를 구성하는 요소, 요소들간의 관계, 책임, 협력 관계를 서술. 추상적인 설명 제공
결과 : 장단점 서술. 시간과 공간 사이의 균형을 맞춰야 함.
디자인 패턴 목적과 범위
GoF의 디자인 패턴 중 P.38
각 패턴의 목적과 얼마만큼의 범위에 적용될지를 한 눈에 보고자 만든 표
디자인 패턴을 이용한 문제 해결 방법
1. 적당한 객체 찾기
객체지향 프로그램은 객체로 만들고, 객체는 요청 또는 메시지를 받게 되면 메서드 또는 연산을 수행하게 됨
요청은 객체가 연산을 실행하게 하는 유일한 방법이고, 내부 데이터를 변경하는 유일한 방법임. 이러한 접근의 제약사항으로 객체의 내부 상태는 캡슐화 된다고 말함.
그렇기에 객체를 만듦에 있어 캡슐화, 크기 정하기, 종속성, 유연성, 성능, 진화, 재사용성 등을 고려해야 함.
어떤 것에 우선순위를 주어야 할지 디자인 패턴을 공부한다면 알 수 있을 지도..?
2. 적당한 객체의 크기란
객체의 크기나 개수는 딱 정해져 있는 것이 아님. 응용프로그램 전체가 하나의 객체로 만들어 질 수도 있음.
퍼사드 패턴은 서브 시스템을 어떻게 객체로 표현할 수 있는지 설명하고, 플라이급 패턴은 규모는 작지만 개수는 많은 객체를 다루는 방법을 설명함.
추상 팩토리 패턴과 빌더 패턴은 다른 객체를 생성하는 책임만 있는 객체를 만들어내기도 함.
3. 객체 인터페이스의 명세
연산의시그니처 : 객체의 연산은 연산의 이름, 매개변수로 받아들이는 객체들, 연산의 반환 값을 명세
인터페이스 : 연산의 모든 시그니처들을 일컫는 말로 객체가 받아서 처리할 수 있는 연산의 집합.
타입 : 특정 인터페이스를 나타낼 때 사용하는 이름. 객체가 특정 이름을 갖는 다는 것은 그 인터페이스의 연산들을 모두 사용할 수 있다는 의미.
슈퍼타입, 서브타입 : 다른 인터페이스를 포함하는 인터페이스는 서브타입, 다른 인터페이스가 포함하는 인터페이스를 슈퍼타입
동적 바인딩 : 어떤 요청과 그 요청을 처리할 객체를 프로그램 실행 중, 즉 런타임에 연결 짓는 것. 객체지향 프로그래밍이 갖는 다형성을 통해 구현 가능.
4. 클래스 상속 대 인터페이스 상속
하나의 객체가 여러 타입을 가질 수 있고 서로 다른 클래스의 객체들이 동일한 타입을 가질 수 있음. 즉, 객체의 구현은 다를지라도 인터페이스는 같을 수 있음.
어떤 메시지에 대해 수신 측 객체는 메시지를 처리할 수 있는지의 여부만을 확인.
클래스 상속은 객체의 구현을 정의할 때 이미 정의된 객체의 구현을 바탕으로 함. 코드와 내부 표현 구조를 공유하는 메커니즘.
인터페이스 상속은 어떤 객체가 다른 객체 대신에 사용될 수 있는 경우를 지정하는 메커니즘.
5. 구현이 아닌 인터페이스에 따라 프로그래밍합니다.
어떤 변수를 구체 클래스의 인스턴스로 선언하는 일은 피해야 함.
대신 추상 클래스의 인터페이스를 따르는 인스턴스 변수를 정의.
6. 상속 대 합성
상속은 서브 클래싱, 즉 부모 클래스에서 상속 받아 구현을 정의하는 것. '화이트박스 재사용'이라고도 하며 내부를 볼 수 있기 때문이라고 함.
상속의 장점은 쉽게 정의할 수 있다는 점이 있음. 또한 서브 클래스에서 부모 클래스의 연산을 일부 재정의할 수도 있음.
상속의 단점은 런타임에 구현을 변경할 수 없다는 점이 있음. 또한 부모 클래스의 구현을 일부 또는 전부 상속받기에 구현이 종속되며 캡슐화를 파괴한다는 주장까지 있음.
합성은 다른 객체를 변수로 두는 것. 이 때 5번에서 설명했듯이 구현이 아닌 인터페이스로 변수를 선언해야 함.(포인터)
합성의 장점은 다른 객체에 대해 참조자를 얻는 방식으로 런타임에 동적으로 정의할 수 있음.
합성의 단점은 인터페이스의 정의에 주의를 기울여야 한다는 점이 있음. 그 인터페이스로 선언된 객체는 인터페이스만을 바라볼 수 밖에 없기 때문.
보통 합성이 상속보다 더 나은 방법이라고 할 수 있으나 적절히 조합하여 사용하여야 좋은 설계라 할 수 있음.
7. 위임
합성을 상속만큼 강력하게 만드는 방법.
두 객체가 하나의 요청을 처리함.
수신 객체가 연산의 처리를 위임자에게 보냄.
위임에 전적으로 의존하는 패턴들이 있음. ( 중재자 패턴, 가교 패턴 등 )
8. 상속 대 매개변수화된 타입
기능의 재사용에 이용할 수 있는 방법 중 하나.
C++ 기준 템플릿을 의미
클래스 상속, 객체 합성에 이어 객체 지향 시스템에서 행동을 복합하는 방법
어지간한 설계는 상속, 합성, 매개변수화된 타입을 통해 구현하게 됨.
9. 집합과 인지
집합은 다른 객체를 포함하고 포함된 객체는 부분이 되며 생존주기를 같이 함
인지는 알고 있음을 의미. 연산을 요청할 순 있지만 서로 책임을 지지는 않음.
이 두 가지 개념의 구분은 쉽지 않음. 코드에서 같은 표현으로 나타나기 때문. (C++ 기준, 둘 다 포인터 타입으로 표현할 수 있음.)
class Car
{
Wheel* wheel; //집합
Car* other_car; //인지
}
차에 있어 바퀴는 없으면 안되는 존재이지만 다른 차는 없어도 되는 존재임. 집합과 인지의 차이.
10. 변화에 대비한 설계
특정 클래스에서 객체 생성 : 객체를 생성할 때 클래스 이름을 명시하면 인터페이스가 아닌 특정 구현에 종속됨. 변화를 수용하지 못함. -> [추상 팩토리, 팩토리 메서드, 원형]
특정 연산에 대한 의존성 : 특정 연산을 사용하면 한 가지 방법에 메이게 됨. 요청의 처리 방법을 직접 코딩하는 방식을 피하면 컴파일, 런타임 시점을 모두 만족, 요청 처리 방법을 쉽게 변경 가능 -> [책임 연쇄, 명령]
하드웨어와 소프트웨어 플랫폼에 대한 의존성 : 소프트웨어, 하드웨어 플랫폼마다 기능에 존재하는 시스템 인터페이스가 모두 다름. 특정 플랫폼에 종속되면 다른 플랫폼에 이식하기가 어려워짐. 플랫폼 종속성을 제거하는 것은 시스템 설계에 있어 중요함. -> [추상 팩토리, 가교]
객체의 표현이나 구현에 대한 의존성 : 사용자가 객체의 표현 방법, 저장 방법, 구현 방법, 존재의 위치에 대한 모든 방법을 알고 있다면 객체가 바뀔 때 사용자도 바뀌어야 함. 이런 정보를 사용자에게 감춤으로서 변화의 파급을 막을 수 있음. -> [추상 팩토리, 가교, 메멘토, 프록시]
알고리즘 의존성 : 알고리즘 자체를 확장, 최적화, 교체 할 수 있는데 알고리즘에 종속된 객체라면 알고리즘이 변할 때마다 변경해야 함. 변경이 가능한 알고리즘은 분리. -> [빌더, 반복자, 전략, 템플릿 메서드, 방문자]
높은 결합도 : 높은 결합도를 가진 클래스들은 독립적으로 재사용하기 어려움. 약한 결합도는 클래스 자체의 재사용을 가능하게 하고 시스템의 이해와 수정, 확장이 용이, 이식성을 증대 시켜줌. 디자인 패턴은 낮은 결합도를 지향. -> [추상 팩토리, 가교, 책임 연쇄, 명령, 퍼사드, 중재자, 감시자]
서브 클래싱을 통합 기능 확장 : 서브 클래싱은 쉽지 않은 작업. 부모 클래스를 모두 이해해야 하며 단순 확장의 이유로 서브 클래스를 만든다면 클래스의 수를 엄청나게 증가시킬 수 있음. 객체 합성과 위임을 통해 새로운 기능성을 추가할 수 있지만 시스템이 이해하기 어려워지는 단점이 있음. 많은 디자인 패턴에서 서브클래스를 정의하고 적절한 합성을 통해 기능을 재정의하는 방법을 사용함. -> [가교, 책임 연쇄, 장식자, 감시자, 전략]
클래스 변경이 편하지 못한 점 : 클래스의 변경이 편하지 않거나 어떤 변경 시 기존 서브 클래스의 다수를 수정해야 한다면 -> [적응자, 장식자, 방문자]
용어
툴킷 : 사전에 정의된 라이브러리, 이미 있는 클래스. 응용프로그램은 툴킷을 이용하기도 함. 예를 들어 테이블, 스택, 리스트 같은 컬렉션 클래스를 들 수 있음. 응용프로그램의 작업 수행에 도움이 되는 기능을 제공할 뿐. 코드 재사용을 강조한 것.
프레임워크 : 특정한 부류의 소프트웨어에 재사용성을 부여하여 개발할 수 있도록 만들어주는 관련 클래스들의 집합. 프레임워크의 재정의란 프레임워크에 정의한 클래스를 상속받아 특정 응용프로그램을 지원하는 서브클래스를 정의하는 것을 의미. 이러한 재정의 과정을 통해 새로운 응용프로그램을 만들 수 있음. 프레임워크는 응용프로그램에 뼈대를 제공. 클래스와 객체들의 분할, 전체 구조, 클래스와 객체들간의 상호작용, 객체와 클래스 조합 방법, 제어 흐름에 대해 미리 정의.
