영웅's Computer Science Knowledge Storage

해당 포스팅은 한빛 미디어 헤드퍼스트 디자인 패턴(에릭 프리먼, 엘리자베스 롭슨 저)를 통해 공부한 내용을 정리한 블로그입니다.

아직 많이 부족하고 배울게 너무나도 많습니다. 틀린내용이 있으면 언제나 가감없이 말씀해주시면 감사하겠습니다😁

좋은 프로그래머는 자기 두뇌를 사용한다. 그러나 좋은 가이드라인은 모든 케이스를 고려해야만 하는 노력을 줄여준다.
(Francis Glassborow, 개발자)

객체지향

• 새로운 클래스의 인터페이스가 기존 클래스의 인터페이스와 다를 때
• 새로운 클래스의 인터페이스가 생긴다면 기존 시스템의 인터페이스를 사용할 수 없음.
• 새로운 클래스와 기존 인터페이스를 연결해 줄 클래스 => Adapter
  • 두코드 모두 변화를 안가져도 됨

사용방법

public interface Duck {
    public void quack();
    public void fly();
}

public class MallardDuck implements Duck{
    @Override
    public void quack() {
        System.out.println("꽥");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("i can fly");
    }
}


public interface Turkey {
    public void gobble();
    public void fly();
}

public class WildTurkey implements Turkey {
    @Override
    public void gobble() {
        System.out.println("골골");
    }

    @Override
    public void fly() {
        System.out.println("짧은 거리를 날아요");
    }
}

• 기존의 Duck 인터페이스가 존재했지만 Turkey 인터페이스가 새로 등장
• 기존 Duck 인터페이스를 사용하는 시스템에서 Turkey 인터페이스를 사용할 수 없음. => Adapter 패턴을 적용

Adapter 적용

public class TurkeyAdapter implements Duck {
	Turkey turkey;
 
	public TurkeyAdapter(Turkey turkey) {
		this.turkey = turkey;
	}
    
	public void quack() {
		turkey.gobble();
	}
  
	public void fly() {
		for(int i=0; i < 5; i++) {
			turkey.fly();
		}
	}
}


public class DuckTestDrive {
	public static void main(String[] args) {
		Duck duck = new MallardDuck();

		Turkey turkey = new WildTurkey();
		Duck turkeyAdapter = new TurkeyAdapter(turkey);

		System.out.println("The SimpleAdapter.Turkey says...");
		turkey.gobble();
		turkey.fly();

		System.out.println("\nThe SimpleAdapter.Duck says...");
		testDuck(duck);

		System.out.println("\nThe SimpleAdapter.TurkeyAdapter says...");
		testDuck(turkeyAdapter);
	}

	static void testDuck(Duck duck) {
		duck.quack();
		duck.fly();
	}
}

Adapter Pattern

• 클라이언트에게 타겟 인터페이스에게 request() 호출
• 어댑터는 타겟 인터페이스를 구현해 어뎁티 인스턴스의 메소드를 호출

💡 주의
타겟 인터페이스의 크기에 따라 복잡해지지만 변경사항을 매번 고려해서 바꾸는 것보다는
어댑터 패턴을 구현하는 것이 효과적일 때가 있음.

• 어댑터 패턴은 하나의 어댑터 적용하는 것.
  • 서비스가 커지면 어댑터 패턴 적용이 어려움.
  • 두개 이상의 어댑터를 적용하는 것은 파사드 패턴

정의

• 특정 클래스 인터페이스를 클라이언트에서 요구하는 다른 인터페이스로 변환
• 호환되지 않던 인터페이스도 같이 사용할 수 있음.
• 특정 클라이언트가 구상 클래스에 의존하는 것이 아닌 인터페이스에 의존

객체 어댑터와 클래스 어댑터

여태까지 구현했던 것이 객체 어댑터(상위 그림)
클래스 어댑터를 구현하기 위해선 다중 상속이 필요

• 객체 어댑터
  • 구성 사용
  • 어댑티 클래스와 그 서브 클래스에 대해서 어댑터 역할 가능
• 클래스 어댑터
  • 특정 어댑티 클래스에만 적용
  • 어댑티 전체를 다시 구현하지 않아도 된다는 장점
  • 서브 클래스라서 어댑티의 행동을 오버라이드 할 수 있음.
  • 어댑터 하나만 있으면 가능.

실전 적용

• Enumeration 인터페이스
  • Enumeration을 리턴하는 elements() 메소드가 구현되어 있음.
  • 각 컬렉션의 모든 항목에 접근 가능
• Iterator인터페이스
  • 컬렉션의 항목에 접근하고 그 항목을 제거할 수 있는 메소드 사용

Enumeration을 Iterator에 적응하기.

• Iterator ⇒ Target Interface
  • hasNext()
  • next()
• Enumeration ⇒ Adaptee Interface
  • hasMoreElements()
  • nextElement()
• 각각의 요소에 대응. (hasNext() ⇒ hasMoreElements() || next() ⇒ nextElement())
• 기존 코드에 있던 Enumeration도 새로운 코드에서는 Iterator처럼 보임.
• 타겟 인터페이스와 어댑티 인터페이스의 메소드가 완벽히 1대1 매칭이 되지 않는 상황에서는 완벽하게 적용 불가능.

Facade Pattern

Facade -> 겉모양이나 외관

• 인터페이스를 단순하게 바꾸기 위해서 인터페이스를 변경.
• 하나 이상의 클래스 인터페이스를 깔끔하면서도 효과적인 퍼사드로 덮기.

홈시어터 만들기

• 스크린, 팝콘기계, 조명, 음향 등… 너무 많은 클래스의 관리를 요함.
• 다른 시스템에 적용할 때에도 여러개의 클래스 관리.
• 시스템이 업그레이드 되면 코드 추가.

퍼사드 작동 원리 알아보기

• 퍼사드 클래스는 서브 시스템 클래스를 캡슐화 하지 않음.
  • 그저 인터페이스 제공.
• 클라이언트 구현과 서브 시스템을 분리할 수 있음.

정의

• 서브시스템에 있는 일련의 인터페이스를 통합 인터페이스로 묶어준다.

example

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
	    // 각각의 객체는 생략
        Amplifier amp = new Amplifier("amp");
        Tuner tuner = new Tuner("tuner", amp);
        StreamingPlayer player = new StreamingPlayer("cd", amp);
        Projector projector = new Projector("proj", player);
        Screen screen = new Screen("screen");
        TheaterLights lights = new TheaterLights("light");
        PopcornPopper popper = new PopcornPopper("popcorn");

        HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade(amp, tuner, player, projector, lights, screen, popper);

        homeTheaterFacade.watchMovie("어바웃타임");
        homeTheaterFacade.endMovie();
    }
}

public class HomeTheaterFacade {
    Amplifier amp;
    Tuner tuner;
    StreamingPlayer player;
    Projector projector;
    TheaterLights lights;
    Screen screen;
    PopcornPopper popper;

    public HomeTheaterFacade(Amplifier amp, Tuner tuner, StreamingPlayer player, Projector projector, TheaterLights lights, Screen screen, PopcornPopper popper) {
        this.amp = amp;
        this.tuner = tuner;
        this.player = player;
        this.projector = projector;
        this.lights = lights;
        this.screen = screen;
        this.popper = popper;
    }

    public void watchMovie(String movie) {
        System.out.println("start to watch movie");

        popper.on();
        popper.pop();

        lights.dim(10);

        screen.down();

        projector.on();
        projector.wideScreenMode();

        amp.on();
        amp.setStereoSound();
        amp.setStreamingPlayer(player);
        amp.setVolume(5);

        player.on();
        player.play(movie);
    }

    public void endMovie() {
        System.out.println("turn off movie");

        popper.off();

        lights.on();

        screen.up();

        projector.off();

        amp.off();

        player.stop();
        player.off();
    }
}

해당 포스팅은 한빛 미디어 헤드퍼스트 디자인 패턴(에릭 프리먼, 엘리자베스 롭슨 저)를 통해 공부한 내용을 정리한 블로그입니다.

아직 많이 부족하고 배울게 너무나도 많습니다. 틀린내용이 있으면 언제나 가감없이 말씀해주시면 감사하겠습니다😁

좋은 프로그래머는 자기 두뇌를 사용한다. 그러나 좋은 가이드라인은 모든 케이스를 고려해야만 하는 노력을 줄여준다.
(Francis Glassborow, 개발자)

문제 상황

• 상당히 많은 객체의 인터페이스
  • 공통적인 인터페이스의 부재…
  • 앞으로도 여러 인터페이스가 추가될 수 있음.

Command Pattern

캡슐화를 더 높은 수준으로
메소드 호출을 캡슐화

• 각각의 메소드를 인터페이스 별로 분기처리하여서 작업하는 것은 유지보수성이 떨어짐
• 작업을 요청하는 쪽(객체)과 그 작업을 처리하는 쪽(커맨드 객체)을 분리
• 커맨드 객체를 추가하여 작업
  • 특정 객체에 관한 특정 작업 요청을 캡슐화
• (객체와 커맨드 객체를 분리 시)패턴이 어떻게 돌아가는지 파악하기 어려움

주문하는 과정

• 주문서는 주문 내용을 캡슐화
  • 주문서는 주문 내용을 요구하는 객체
  • 식사 준비에 필요한 orderUp() 메소드와 주방장 레퍼런스만 들어있음.
  • 주문을 받으면 주방장 레퍼런스(작업을 처리하는 객체)에게 orderUp() 을 호출해주기만 하면 됨.
• 종업원은 주문서를 받고 orderUp()  호출
  • orderUp() 메소드를 호출하는 객체
  • 주문서의 내용, 주방장이 누구인지 => 아무도 관심이 없음.
  • takeOrder() 메소드에는 여러 고객의 주문서를 매개변수로 전달.
• 주방장은 식사를 준비하는데 필요한 정보
  • 식사 준비 방법은 주방장만 알고 있음.

용어정리

앞으로 나오는 객체의 대한 용어를 정의.

• Client
  • 커맨드 객체 생성
• Command
  • 리시버에 전달할 일련의 행동(execute()함수)을 구성.
  • execute() 함수를 사용하여 행동을 캡슐화하고, 특정 행동을 처리
• Invoker
  • 커맨드 객체를 쓰이기 전까지 보관. 
  • 클라이언트를 통해서 커맨드 객체를 넘겨받음.
• Receiver
  • 행동 메소드 실행 

커맨드 객체 만들기

• 커맨드 인터페이스 구현
  • 모두 같은 인터페이스 구현
  • execute() 메소드 정의
• 조명을 켤 때 필요한 커맨드 클래스 구현
  • LightOnCommand 클래스 구현
    • 특정 커맨드 객체로 제어한 클래스의 인터페이스 전달.(light 인터페이스)
  • execute() 메소드 오버라이드

example

public class RemoteControlTest {
    public static void main(String[] args) {
        // Light 커맨드 객체
        SimpleRemoteControl remote = new SimpleRemoteControl(); // invoker
        Light light = new Light("1"); // receiver
        LightOnCommand lightOn = new LightOnCommand(light); // command

        remote.setCommand(lightOn); // invoker <- command
        remote.buttonWasPressed();

        // Garage 커맨드 객체
        GarageDoor garageDoor = new GarageDoor("2");
        GarageDoorOpenCommand garageDoorOpenCommand = new GarageDoorOpenCommand(garageDoor);

        remote.setCommand(garageDoorOpenCommand);
        remote.buttonWasPressed();
    }
}

public class SimpleRemoteControl {
    Command slot;
    public SimpleRemoteControl() {}

    public void setCommand(Command command) {
        slot = command;
    }

    public void buttonWasPressed() {
        slot.execute();
    }
}


// Receiver
public class Light {
    String location = "";

    public Light(String location) {
        this.location = location;
    }
    public void on() {
        System.out.println("조명이 켜졌습니다");
    }

    public void off() {

    }
}

// 행동을 캡슐화하기 위한 공통 interface
public interface Command {
    public void execute();
    public void undo();
}

// Command 객체(Light)를 실행할 Command class
public class LightOnCommand implements Command {
	Light light;

	public LightOnCommand(Light light) {
		this.light = light;
	}

	public void execute() {
		light.on();
	}

	public void undo() {
		light.off();
	}
}

커맨드 패턴 정의

💡 커맨드 패턴을 사용하면 요청 내역을 객체로 캡슐화해서 객체를 서로 다른 요청 내역에 따라 매개변수화 가능.

• 커맨드 객체는 일련의 행동을 특정 리시버와 연결. 요청을 캡슐화
• 메타 커맨드 패턴 => 여러개의 명령을 매크로로 한번에 실행 가능

Flow

• Client는 ConcreteCommand(LightOnCommand, 커맨드 객체)를 생성하고 Receiver(Light, 리시버 객체)를 설정
• Invoker(RemoteController, 인보커 객체)는 명령이 들어 있으며 execute() 호출로 커맨드 객체에게 특정 작업 수행 가능
• Command는 모든 커맨드 객체가 구현해야하는 인터페이스
  • execute()로 메소드 호출
  • 리시버에게 특정 작업을 처리하라는 지시 전달.
• Receiver는 요구사항을 수행할때 어떤 일을 처리해야 할 지.
• ConcreteCommand는 특정 행동과 리시버를 연결
  • Invoker에서 execute() 호출로 요청하면 ConcreteCommand 객체에서 리시버의 메소드를 호출. 작업 처리.

💡 NoCommand 객체
NoCommand 객체는 일종의 null 객체.
널 객체는 딱히 리턴할 객체도 없고 클라이언트가 null을 처리하지 않게 하고 싶을 때 활용하면 좋음.

public class NoCommand implements Command {
	public void execute() { }
	public void undo() {}
}

해당 포스팅은 한빛 미디어 헤드퍼스트 디자인 패턴(에릭 프리먼, 엘리자베스 롭슨 저)를 통해 공부한 내용을 정리한 블로그입니다.

아직 많이 부족하고 배울게 너무나도 많습니다. 틀린내용이 있으면 언제나 가감없이 말씀해주시면 감사하겠습니다😁

좋은 프로그래머는 자기 두뇌를 사용한다. 그러나 좋은 가이드라인은 모든 케이스를 고려해야만 하는 노력을 줄여준다.
(Francis Glassborow, 개발자)

Singleton Pattern 사용이유

먼저 singleton pattern 사용 이유를 먼저 설명하겠습니다.

• 하나만 있어도 충분히 돌아가는 또는 하나만 있어야 하는 객체에 사용
  • Thread pool, Cache, Logger…
• 이러한 객체가 두개이상 있으면
  • 프로그램이 이상하게 돌아갈 가능성.
  • 자원을 불필요하게 사용.
  • 결과에 일관성이 없어질 수 있음.
• 정적 클래스와 메소드의 접근 변경자(public, private...)를 잘 다룰 줄 알아야함

전역변수

• 싱글톤 패턴과 비슷.
• 단점
  • 객체를 한번도 쓰지 않는다면 리소스 낭비
• 싱글톤 패턴은 필요할 때만 객체를 생성 가능.

고전적인 싱글톤 패턴

public class Singleton {
    private static Singleton singleton; // Singleton 클래스의 하나뿐인 인스턴스를 저장하는 정적변수

    private Singleton() {} // 생성자를 private로 선언했으므 Singleton 클래스에서만 생성자 생성 가능
    
    public static Singleton getInstance() { // instance 호출
        if (singleton == null) {
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

• singleton 은 클래스의 하나뿐인 정적변수
• 인스턴스가 필요한 상황 전까지 인스턴스를 만들지 않고 필요할 때 인스턴스를 생성. ⇒ Lazy instantiation
• 유일한 객체
• public으로 지정된 생성자가 없음.
• getInstance() 정적 메서드 존재. 정적 인스턴스 호출

싱글톤 패턴

💡 싱글턴 패턴
클래스 인스턴스를 하나만 만들고 그 인스턴스로의 전역 접근을 제공.

문제

• 멀티 스레딩에서의 문제가 생김.
  • 두 스레드에서 다른 객체가 생김.

해결책

synchronized 키워드 사용

• synchronized 키워드만 추가하면 한 스레드가 메소드 사용을 끝나기 전까지 다른 스레드는 기다려야함.
• 속도 문제가 생길 수 있음

public class Singleton {
	private static Singleton uniqueInstance;
 
	// other useful instance variables here
 
	private Singleton() {}
 
	public static synchronized Singleton getInstance() {
		if (uniqueInstance == null) {
			uniqueInstance = new Singleton();
		}
		return uniqueInstance;
	}
 
	// other useful methods here
	public String getDescription() {
		return "I'm a thread safe Singleton!";
	}
}

선언시 인스턴스 생성

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    
    private Singleton() {}
    
    public static Singleton getInstance() {
        return uniqueInstance;
    } 
}

• JVM에서 Singleton의 인스턴스를 하나 생성

voliate 키워드 사용

• DCL(Double-Checked Locking) 사용
• 인스턴스가 있는지 확인 후 동기화 블록에 들어감
• synchronized 내부의 블록에 한번 더 체크 하므로 동기화

public class Singleton {
	private volatile static Singleton uniqueInstance;
 
	private Singleton() {}
 
	public static Singleton getInstance() {
		if (uniqueInstance == null) {
			synchronized (Singleton.class) {
				if (uniqueInstance == null) {
					uniqueInstance = new Singleton();
				}
			}
		}
		return uniqueInstance;
	}
}

고찰

• 클래스 로더마다 서로 다른 네임스페이스 정의하기 때문에 클래스 로더가 두개 이상이면 같은 클래스 여러번 로딩하기에 객체가 두개 이상 생길 수 있음.
• 리플랙션, 직렬화, 역직렬화에서 문제가 생길 수 있음. ⇒ 체크하면서 개발해야함.
• 싱글턴은 느슨한 결합 원칙에 위배됨.
• 클래스는 기본적으로 하나의 책임만 져야함. 하지만 싱글턴은
  • 하나의 클래스가 자신의 인스턴스를 관리하는 일
  • 인스턴스를 사용하는 목적.
  • 이 두가지 책임을 가짐.

요약

해당 포스팅은 한빛 미디어 헤드퍼스트 디자인 패턴(에릭 프리먼, 엘리자베스 롭슨 저)를 통해 공부한 내용을 정리한 블로그입니다.

아직 많이 부족하고 배울게 너무나도 많습니다. 틀린내용이 있으면 언제나 가감없이 말씀해주시면 감사하겠습니다😁

좋은 프로그래머는 자기 두뇌를 사용한다. 그러나 좋은 가이드라인은 모든 케이스를 고려해야만 하는 노력을 줄여준다.
(Francis Glassborow, 개발자)

Observer 패턴 이해하기

신문사 + 구독자 = Observer 패턴(publish-subscribe 패턴과 다름)

• 구성요소
  • 신문사 => 주제(Subject)
  • 구독자 => 옵저버(Observer)
• 주제에서는 중요한 데이터를 관리
• 주제의 데이터가 바뀌면 옵저버에게 이벤트(데이터가 바뀌었다는 소식)를 전달.
• 주제를 구독하고 있는 옵저버에게 소식이 전달되었기에 전달받은 내용을 옵저버는 갱신.(최신 데이터 유지)

작동원리

• 주제는 옵저버들에게 데이터를 전달.
• 어떤 객체가 주제의 데이터를 전달받고 싶어하면 주제를 구독하면 됨.(옵저버가 되는 형태)
• 주제의 데이터를 그만 업데이트하고 싶으면, 주제의 구독을 해지.

Observer 패턴 

객체의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체에게 연락이 가고 자동적으로 내용이 갱신되는 방식.
일대다(one-to-many) 의존성을 정의(일: Subject, 다: Observer)

느슨한 결합

• 한 객체가 다른 객체에 너무 의존적이면 단단한 결합이라 함.

느슨한 결합

• 객체가 부서질 가능성이 낮음
• 객체의 세세한 부분까지 알 필요가 없음
• 상호작용할 수 있지만 잘 모르는 관계
• 다른 객체와 상관없이 설계하면 변화에 더 잘 대응할 수 있는 디자인을 만들 수 있음 => 유연한 디자인

옵저버 패턴에 적용한 내용

• 주제는 옵저버가 특정 인터페이스(Observer interface)를 구현한다는 사실만 알고 있음.
• 옵저버는 언제든 추가/제거 가능
• 새로운 형식의 옵저버를 추가해도 주제 변경이 필요가 없음.
• 주제와 옵저버는 서로 독립적으로 재사용 가능.
• 주제나 옵저버가 달라져도 서로에게 영향을 미치지 않음.

💡 상호작용하는 객체 사이에는 느슨한 결합을 사용해야함.

풀 방식으로 코드 바꾸기

• 이전까지의 방식
  • 주제가 옵저버에게 데이터를 보내는 푸시(PUSH)
• 현재 사용할 방식
  • 옵저버가 주제로부터 데이터를 당겨오는 풀(PULL)

코드

/* 
 * observer interface
 */
public interface Observer {
    public void update(float temp, float humidity, float pressure);
    public void update();
}

/* 
 * display interface
 */
public interface DisplayElement {
    public void display();
}

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {

    private float temperature;
    private float humidity;
    private WeatherData weatherData;

    public CurrentConditionsDisplay(WeatherData weatherData) {
        this.weatherData = weatherData;
        weatherData.registerObserver(this);
    }

    // PUSH 방식
    public void update(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;

        display();
    }

    // PULL 방식
    public void update() {
        this.temperature = weatherData.getTemperature();
        this.humidity = weatherData.getHumidity();

        display();
    }

    public void display() {
        System.out.println("CurrentConditions Display");
        System.out.println("temperature = " + temperature + " humidity = " + humidity);

    }
}

/* 
 * subject interface
 */
public interface Subject {
    public void registerObserver(Observer o);
    public void removeObserver(Observer observer);
    public void notifyObservers();
}

public class WeatherData implements Subject {

    // 인스턴스 변수 선언
    private List<Observer> observers;
    private float temperature;
    private float humidity;
    private float pressure;

    public WeatherData() {
        observers = new ArrayList<Observer>();
    }

    public void registerObserver(Observer o) {
        observers.add(o);
    }

    public void removeObserver(Observer o) {
        observers.remove(o);
    }

    public void notifyObservers() {
        // Push방식
        // Observer들에게 갱신 값 보내주기.
        for (Observer o : observers) {
            o.update(temperature, humidity, pressure);
        }

        // Pull
        // Observer에서 값 가져오기
        for (Observer o : observers) {
            o.update();
        }

    }

    public void measurementsChanged() {

        notifyObservers();
        /*
         * 현재 구조에서는 display들이 update 메소드를 요청하는데 하나로 묶을 수 있을 것 같음.
         * 최신 측정 값을 가져오는 시점을 판단하기 어려움
         * Observer 패턴 도입.
         */
    }

    public float getTemperature() {
        return temperature;
    }

    public float getHumidity() {
        return humidity;
    }

    public float getPressure() {
        return pressure;
    }

    public void setMeasurements(float temperature, float humidity, float pressure) {
        this.temperature = temperature;
        this.humidity = humidity;
        this.pressure = pressure;

        measurementsChanged(); // 최신 측정값 Observer들에게 갱신 값 보내주기.
    }
}