디자인 패턴에서 적당한 객체 찾기

서론

소프트웨어 개발에서 디자인 패턴은 자주 발생하는 문제를 효율적으로 해결하는 재사용 가능한 솔루션입니다. 디자인 패턴은 객체지향 프로그래밍(OOP)의 주요 개념인 캡슐화, 상속, 다형성 등을 기반으로 하며, 적절한 객체를 식별하고 역할을 부여하는 것이 핵심입니다. 이번 글에서는 디자인 패턴에서 적당한 객체를 찾는 방법에 대해 다루어 보겠습니다.

객체란 무엇인가?

객체는 소프트웨어의 기본 구성 요소로, 상태와 행동을 가지는 실체입니다. 객체는 클래스의 인스턴스로, 데이터를 저장하는 속성과 메서드를 통해 행동을 수행합니다. 객체를 잘 설계하는 것은 시스템의 확장성, 유지보수성, 가독성에 직결됩니다. 적당한 객체를 찾는 것은 효율적인 소프트웨어 설계의 첫걸음이며, 디자인 패턴은 이를 체계적으로 도와주는 도구입니다.

디자인 패턴에서 객체의 중요성

디자인 패턴은 객체의 구조와 상호작용을 설계하는 데 중점을 둡니다. 객체의 적절한 배치와 역할 정의는 코드의 재사용성과 유연성을 높이는 핵심 요소입니다. 적당한 객체를 찾기 위해서는 문제를 잘 이해하고, 이를 해결하기 위한 적합한 설계 방안을 선택해야 합니다. 객체는 독립적으로 작동해야 하며, 너무 많은 책임을 가지면 코드가 복잡해지고 유지보수가 어려워질 수 있습니다. 따라서 각 객체가 명확한 역할과 책임을 가지도록 설계하는 것이 중요합니다.

적당한 객체를 찾는 기본 원칙

1. 단일 책임 원칙(SRP)

단일 책임 원칙은 객체가 하나의 책임만을 가져야 한다는 개념입니다. 이 원칙에 따르면 객체는 한 가지 일만을 수행해야 하며, 그 외의 다른 일은 다른 객체가 담당해야 합니다. 이는 객체가 복잡해지는 것을 방지하고, 변경이 발생했을 때 코드의 수정 범위를 줄여줍니다. 예를 들어, 사용자 정보를 처리하는 객체는 사용자 데이터를 저장하고 관리하는 것에만 집중하고, UI와 같은 다른 책임은 다른 객체가 담당해야 합니다.

2. 역할과 책임 할당

객체를 찾기 위해서는 시스템에서 각 역할(role)을 명확히 정의하는 것이 중요합니다. 객체가 수행할 역할을 생각해 보고, 그 역할에 적합한 책임을 부여해야 합니다. 역할과 책임은 시스템의 요구 사항에 따라 다르며, 객체들이 서로 어떻게 상호작용하는지에 따라 구조가 결정됩니다. 역할을 정의한 후에는 각 객체의 행동(behavior)을 명확히 기술하여 시스템 내에서의 기능을 규정해야 합니다.

3. 객체 간의 협력

객체는 서로 협력을 통해 시스템의 기능을 구현합니다. 적당한 객체를 찾는 과정에서 중요한 점은 객체 간의 협력을 고려하는 것입니다. 각 객체는 독립적으로 작동하면서도 필요한 경우 다른 객체와 상호작용해야 합니다. 이때 각 객체가 어떻게 상호작용하고 의존하는지를 잘 설계해야 합니다. 객체 간의 지나친 의존성은 코드의 복잡도를 높이고 유지보수를 어렵게 만들 수 있으므로 적절한 의존성 관리가 필요합니다.

디자인 패턴을 활용한 객체 찾기

1. 생성 패턴을 통한 객체 생성

생성 패턴(Creational Patterns)은 객체 생성 방식을 정의하여 코드의 유연성을 높이는 패턴입니다. 대표적인 생성 패턴으로는 팩토리 메서드 패턴과 추상 팩토리 패턴이 있습니다. 이 패턴들은 객체의 생성과 관련된 복잡성을 줄여주며, 시스템의 요구사항이 변경되더라도 객체 생성 방식을 쉽게 수정할 수 있게 도와줍니다.

팩토리 메서드 패턴(Factory Method Pattern)

객체 생성의 책임을 서브클래스에게 위임하는 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 객체 생성을 캡슐화하여 코드의 유연성과 확장성을 높이는 데 중점을 둡니다. 상위 클래스에서는 객체를 생성하는 메서드를 정의하고, 구체적인 서브클래스에서 이 메서드를 구현하여 인스턴스를 생성합니다.

이 방식은 코드의 재사용성을 높이고, 새로운 객체 타입을 추가할 때 기존 코드를 수정하지 않아도 되도록 만들어줍니다. 예를 들어, 상위 클래스는 제품을 생성할 메서드를 제공하지만, 실제 어떤 제품을 생성할지는 서브클래스에서 결정합니다. 팩토리 메서드 패턴은 객체 생성의 복잡성을 줄이고, 다형성을 이용해 다양한 객체를 유연하게 생성할 수 있도록 해줍니다.

추상 팩토리 패턴(Abstract Factory Pattern)

관련된 객체들의 가족을 생성하는 인터페이스를 제공하는 디자인 패턴입니다. 구체적으로 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할지는 서브클래스가 결정하며, 클라이언트는 구체적인 클래스에 의존하지 않고 객체를 생성할 수 있게 됩니다. 이 패턴은 여러 객체가 서로 관련되거나 함께 사용될 때 유용합니다.

추상 팩토리 패턴은 팩토리 메서드 패턴과 비슷하지만, 차이점은 관련 객체들을 그룹으로 생성하는 데 중점을 둔다는 점입니다. 예를 들어, GUI 애플리케이션에서 서로 다른 운영체제(윈도우, 맥OS)에 맞는 버튼, 텍스트 필드 등의 위젯들을 만들고자 할 때, 추상 팩토리 패턴을 사용해 각 운영체제에 맞는 위젯을 생성할 수 있습니다.

이를 통해 클라이언트는 각 운영체제에 특화된 위젯이 어떻게 생성되는지 신경 쓸 필요 없이, 추상 팩토리로부터 원하는 위젯을 받을 수 있습니다. 이 패턴은 코드의 의존성을 줄이고, 변경이 발생해도 코드 수정 없이 확장할 수 있는 유연성을 제공합니다.

2. 구조 패턴을 통한 객체 관계 정의

구조 패턴(Structural Patterns)은 객체 간의 관계를 정의하고, 서로 결합하는 방식을 최적화하는 데 초점을 맞춥니다. 대표적인 구조 패턴으로는 어댑터 패턴, 데코레이터 패턴이 있습니다. 이 패턴들은 객체들 사이의 상호작용을 간결하게 만들고, 코드를 재사용하기 쉽게 만듭니다.

어댑터 패턴(Adapter Pattern)

서로 다른 인터페이스를 가진 두 객체를 연결하여 호환성을 제공하는 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 기존 코드를 수정하지 않고도 새로운 기능을 추가하거나, 기존 클래스와 호환되지 않는 다른 클래스와 상호작용할 수 있게 도와줍니다. 어댑터 패턴은 코드 재사용성을 높이고, 시스템의 유연성을 증대시키는 데 중요한 역할을 합니다.

예를 들어, 어떤 클라이언트가 A 인터페이스만을 지원하는데, 새로운 B 인터페이스를 가진 클래스를 사용해야 하는 상황이라면, A와 B 사이에 어댑터 클래스를 만들어 이 문제를 해결할 수 있습니다. 어댑터 클래스는 B 인터페이스를 A 인터페이스로 변환하여 클라이언트가 B 클래스를 마치 A 클래스처럼 사용할 수 있게 만듭니다.

이 패턴은 특히 레거시 시스템을 새로운 코드와 통합하거나, 외부 라이브러리와의 호환성을 유지해야 할 때 유용합니다. 어댑터 패턴은 클래스와 객체 간의 인터페이스 불일치 문제를 해결해주며, 기존 코드를 유지하면서 새로운 요구사항을 쉽게 반영할 수 있도록 해줍니다.

데코레이터 패턴(Decorator Pattern)

객체에 동적으로 새로운 기능을 추가할 수 있는 구조적 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 서브클래스를 사용하지 않고도 객체의 기능을 확장할 수 있게 해줍니다. 기본 클래스의 코드 변경 없이 다양한 책임을 추가할 수 있어 유연하고 확장성이 뛰어납니다.

데코레이터 패턴은 기본 클래스와 동일한 인터페이스를 구현하는 데코레이터 클래스를 사용합니다. 데코레이터 클래스는 다른 객체를 감싸고, 해당 객체에 새로운 기능을 추가하거나 기존 기능을 확장하는 방식으로 동작합니다. 이 패턴을 사용하면 각 기능을 작은 단위로 나눠서 필요한 기능만 조합하여 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 커피 객체에 우유나 설탕 같은 추가 요소를 더할 때, 데코레이터 패턴을 사용하면 커피 객체를 감싸는 데코레이터 객체를 만들어 각각의 추가 요소를 더할 수 있습니다. 이렇게 하면 기본 커피 객체는 그대로 유지하면서 다양한 커피 조합을 만들 수 있게 됩니다.

데코레이터 패턴은 다중 상속을 피하면서도 객체에 여러 기능을 동적으로 부여하고, 런타임에 객체의 행동을 쉽게 변경할 수 있게 해줍니다.

3. 행동 패턴을 통한 객체의 행동 관리

행동 패턴(Behavioral Patterns)은 객체의 상호작용과 책임 분배를 다룹니다. 대표적인 행동 패턴으로는 옵서버 패턴, 전략 패턴이 있으며, 이 패턴들은 객체 간의 복잡한 상호작용을 구조화하고, 코드의 가독성을 높여줍니다.

옵서버 패턴(Observer Pattern)

객체 간의 일대다 관계를 정의하여, 한 객체의 상태 변화가 다른 객체들에게 자동으로 통보되도록 하는 디자인 패턴입니다. 주로 이벤트 기반 시스템에서 사용되며, 한 객체의 상태가 변경될 때 여러 객체들이 이에 반응해야 할 때 유용합니다.

옵서버 패턴은 주체(Subject)와 옵서버(Observer)로 구성됩니다. 주체는 상태 변화를 관찰할 대상이고, 옵서버는 주체의 상태 변화를 관찰하는 역할을 합니다. 주체 객체는 자신의 상태가 변경될 때 이를 등록된 모든 옵서버들에게 알립니다. 옵서버들은 주체로부터 전달받은 정보를 바탕으로 자신이 필요한 작업을 수행합니다.

예를 들어, 뉴스 애플리케이션에서 새로운 기사가 등록될 때, 여러 사용자가 해당 기사의 알림을 받는 구조를 생각할 수 있습니다. 이때 주체는 뉴스 애플리케이션이고, 각 사용자는 옵서버로 등록됩니다. 새로운 기사가 등록되면 애플리케이션은 모든 사용자에게 알림을 보냅니다.

이 패턴은 객체들 간의 결합도를 낮추고, 확장성과 유연성을 높여줍니다. 옵서버 패턴을 사용하면, 주체와 옵서버가 독립적으로 동작하면서도 상태 변화에 유기적으로 대응할 수 있는 시스템을 구축할 수 있습니다.

전략 패턴(Strategy Pattern)

행동을 캡슐화하여 런타임에 동적으로 알고리즘을 선택할 수 있게 해주는 디자인 패턴입니다. 이 패턴은 특정 기능을 수행하는 여러 알고리즘이나 동작을 정의하고, 이를 필요에 따라 교체하거나 선택할 수 있도록 구조화합니다. 이를 통해 코드의 유연성과 재사용성을 높이는 동시에, 객체 간의 결합도를 낮춥니다.

전략 패턴에서는 컨텍스트(Context)와 전략(Strategy) 두 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 컨텍스트는 클라이언트가 사용하는 객체로, 전략 인터페이스를 통해 다양한 알고리즘을 실행합니다. 전략은 구체적인 알고리즘을 정의하는 클래스들이며, 같은 인터페이스를 구현하여 컨텍스트에서 일관된 방식으로 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 결제 시스템에서 카드 결제, 계좌 이체, 모바일 결제 등의 다양한 결제 방식이 있을 때, 전략 패턴을 사용하면 결제 방식(전략)을 런타임에 쉽게 교체할 수 있습니다. 각 결제 방식은 전략 인터페이스를 구현한 클래스들로 정의되며, 클라이언트는 결제 방식의 변경을 직접 알 필요 없이 결제 작업을 수행할 수 있습니다.

이 패턴은 알고리즘이나 로직의 변화를 독립적으로 관리할 수 있어, 코드의 수정이 필요할 때 다른 부분에 영향을 주지 않고 변경할 수 있는 유연한 설계를 제공합니다.

객체의 책임 분리

객체지향 설계에서 가장 중요한 원칙 중 하나는 객체가 과도한 책임을 갖지 않도록 하는 것입니다. 책임 분리는 시스템의 복잡성을 줄이고, 각 객체가 독립적으로 관리될 수 있도록 합니다. 적당한 객체를 찾기 위해서는 시스템의 각 부분이 무엇을 담당해야 하는지를 명확히 정의하고, 객체 간의 의존성을 최소화하는 것이 중요합니다. 이를 통해 유지보수가 용이한 소프트웨어를 구축할 수 있습니다.

결론

디자인 패턴을 사용한 적당한 객체 찾기는 소프트웨어 설계의 핵심 과정입니다. 단일 책임 원칙, 역할과 책임 할당, 객체 간 협력 등의 원칙을 기반으로 객체를 정의하고, 이를 적절히 구조화하는 것이 중요합니다. 디자인 패턴은 이러한 과정에서 유용한 도구로 작용하며, 객체지향 프로그래밍의 장점을 극대화할 수 있도록 돕습니다.

디자인 패턴에서 적당한 객체 찾기