Spring이 사랑하는 Design Pattern

이 글에서는 Spring이 사랑하고 Spring이 적용한 디자인 패턴중 Singleton Pattern, Template Method Pattern, Factory Method Pattern에 대해서 알아볼 것이다.

Signleton Pattern

Singleton Pattern이란 인스턴스를 하나만 만들어 사용하기 위한 패턴이다. (ex. 커넥션 풀, 스레드 풀, 디바이스 설정 객체)

Singleton Pattern을 구현하려면 다음의 조건을 만족해야한다.

  • new를 실행할 수 없도록 생성자에 private 접근 제어자를 지정한다.
  • 유일한 단일 객체(Singleton Object)를 반환할 수 있는 정적 메서드가 필요하다.
  • 유일한 단일 객체(Singleton Object)를 참조할 정적 참조 변수가 필요하다.

예제를 통해 Singleton Pattern에 대해서 이해해 보자.

public class Singleton {
    static Singleton singletonObject; // 정적 참조 변수 (Singleton 객체를 저장하기 위한 참조 변수)

    private Singleton() { } // private 생성자 (new를 실행할 수 없도록 하기 위함)

    // 객체 반환 정적 메서드 (Singleton Object를 반환할 수 있는 정적 메서드)
    public static Singleton getInstance() {
        if(singletonObject == null) {
            singletonObject = new Singleton();
        }

        return singletonObject;     // Singleton Object reference 반환
    }
}

getInstance() 정적 메서드를 보면 정적 참조 변수에 객체가 할당돼 있지 않은 경우에 new를 통해 객체를 만들고 정적 참조 변수에 할당한다. 그렇지 않으면 정적 참조 변수에 할당돼 있는 유일한 객체의 참조를 반환한다.

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // private 생성자이므로 new를 통해 인스턴스를 생성할 수 없다.
        // Singleton s = new Singleton();

        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        Singleton s3 = Singleton.getInstance();

        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s3);     // 14번째 줄

        s1 = null;
        s2 = null;
        s3 = null;
    }
}

16번째 줄을 실행하기 직전의 T 메모리 스냅샷은 다음과 같다.

위 그림에서 4개의 참조 변수(singletonObject, s1, s2, s3)가 하나의 단일 객체(singleton Object)를 참조하는 것을 볼 수 잇다.

단일 객체인 경우 결국 공유 객체로 사용되기 때문에 속성을 갖지 않게 하는 것이 정석이다. 그 이유는 단일 객체(Singleton Object)가 속성을 갖게 되면 하나의 참조 변수가 변경한 단일 객체의 속성이 다른 참조 변수에 영향을 미치기 때문이다. (static을 쓰지 말라는 것과 같은 논리)

다만 읽기 전용 속성을 갖는 것은 문제가 되지 않는다. 이와 더불어 단일 객체가 다른 단일 객체에 대한 참조를 속성으로 가진 것 또한 문제가 되지 않는다.(Singleton Bean 제약조건)

Singleton Pattern Feature

  • private 생성자를 갖는다.
  • 단일 객체 참조 변수를 정적 속성으로 갖는다.
  • 단일 객체 참조 변수가 참조하는 단일 객체(Singleton Object)를 반환하는 getInstance() 정적 메서드를 갖는다.
  • 단일 객체는 쓰기 가능한 속성을 갖지 않는 것이 정석이다. (읽기 전용 속성을 갖는 것은 괜찮다.)

Singleton Pattern이란 클래스의 인스턴스, 즉 객체를 하나만 만들어 사용하는 패턴이다.

Template Method Pattern

예제를 통해 Template Method Pattern이란 무엇인가에 대해서 알아보자!!

abstract class Animal {
    // 템플릿 메서드
    public void playWithOwner() {
        System.out.println("귀염둥이 이리온...");
        play();
        runSomething();
        System.out.println("잘했어");
    }

    // 추상 메서드
    abstract void play();

    // Hook(갈고리) 메서드
    void runSomething() {
        System.out.println("꼬리 살랑 살랑~");
    }
}

class Dog extends Animal {
    @Override // 추상 메서드 오버라이딩
    void play() {
        System.out.println("멍! 멍!");
    }

    @Override // Hook(갈고리) 메서드 오버라이딩
    void runSomething() {
        System.out.println("멍! 멍!~ 꼬리 살랑 살랑~");
    }
}

class Cat extends Animal {
    @Override // 추상 메서드 오버라이딩
    void play() {
        System.out.println("야옹~ 야옹~");
    }

    @Override // Hook(갈고리) 메서드 오버라이딩
    void runSomething() {
        System.out.println("야옹~ 야옹~ 꼬리 살랑 살랑~");
    }
}

public class Driver {
    public static void main(String[] args) {
        Animal bolt = new Dog();
        Animal kitty = new Cat();

        bolt.playWithOwner();
        System.out.println();
        kitty.playWithOwner();
    }
}

/* 실행결과
귀염둥이 이리온..
멍! 멍!
멍! 멍!~ 꼬리 살랑 살랑~
잘했어

귀염둥이 이리온..
야옹~ 야옹~
야옹~ 야옹~ 꼬리 살랑 살랑~
잘했어
*/

위 예제에서 상위 클래스인 Animal에는 템플릿(견본)을 제공하는 playWithOwner() 메서드와 하위 클래스에서 구현을 강제하는 play() 추상 메서드, 하위 클래스가 선택적으로 오버라이딩할 수 있는 runSomething() 메서드가 있다.

하위 클래스인 Dog과 Cat은 상위 클래스인 Animal에서 구현을 강제하고 있는 play() 메서드를 반드시 구현해야 한다. runSomething() 메서드는 선택적으로 오버라이딩 할 수 있다.

또한 위의 예제를 통해서 템플릿 메서드 패턴(Template Method Pattern)이 의존 역전 원칙(DIP)를 활용하고 있음을 알 수 있다. (가변성이 더 낮은 추상클래스(Animal)에 의존)

템플릿 메서드 패턴(Template Method Pattern)이란 상위 클래스의 견본(Template) 메서드에서 하위 클래스가 오버라이딩한 메서드를 호출하는 패턴이다.

Factory Method Pattern

팩터리는 공장을 의미한다. 공장은 물건을 생산하는데 객체 지향에서 팩터리는 객체를 생산한다.

즉, 팩터리 메서드(Factory Method)는 객체를 생성하고 반환하는 메서드를 말한다. 여기서 패턴(Pattern)이 붙으면 하위 클래스에서 팩터리 메서드를 오버라이딩해서 객체를 반환하게 하는 것을 의미한다.

예제를 통해 Factory Method Pattern에 대해 알아보자

abstract class Animal {
    // 추상 팩터리 메서드
    abstract AnimalToy getToy(); 
}

// 팩터리 메서드가 생성할 객체의 상위 클래스 (팩터리 메서드가 반환하는 상위 타입)
abstract class AnimalToy {
    abstract void identify();
}

// 팩터리 메서드가 생성할 객체
class DogToy extends AnimalToy {
    @Override
    public void identify() {
        System.out.println("나는 테니스공! 강아지의 친구!");
    }
}

class Dog extends Animal {
    // 추상 팩터리 메서드 오버라이딩
    @Override
    AnimalToy getToy() {
        return new DogToy();    // DogToy 클래스의 인스턴스 반환
    }
}

//팩터리 메서드가 생성할 객체
class CatToy extends AnimalToy {
    @Override
    public void identify() {
        System.out.println("나는 캣타워! 고양이의 친구!");
    }
}

class Cat extends Animal {
    // 추상 팩터리 메서드 오버라이딩
    @Override
    AnimalToy getToy() {
        return new CatToy();    // CatToy 클래스의 인스턴스 반환
    }
}

public class Driver {
    public static void main(String[] args) {
        // 팩터리 메서드를 보유한 객체들 생성
        Animal bolt = new Dog();
        Animal kitty = new Cat();

        // 팩터리 메서드가 반환하는 객체들
        AnimalToy boltBall = bolt.getToy();
        AnimalToy kittyTower = kitty.getToy();

        //팩터리 메서드가 반환한 객체들을 사용
        boltBall.identity();
        kittyTower.identify();
    }
}

위 예제의 클래스 다이어그램은 다음과 같다.

클래스 다이어그램을 위와 아래 반반씩 살펴보면 팩터리 메서드 패턴이 의존 역전 원칙(DIP)를 활용하고 있음을 알 수 있다. (Animal, AnimalToy 추상클래스를 의존)

즉, 팩토리 메서드 패턴(Factory Method Pattern)이란 오버라이드된 메서드가 객체를 생성하고 반환하는 패턴을 말한다.

참조 : 스프링 입문을 위한 자바 객체 지향의 원리와 이해(저자: 김종민)