Ch1. Strategy Pattern
전략패턴
첫 번째 디자인 패턴: 전략 패턴
전략 패턴은 소프트웨어 디자인에서 매우 중요한 패턴 중 하나로, 다양한 상황에서 사용될 수 있습니다. 이는 특히 동적 행동 변화가 필요한 경우에 매우 유용하며, 코드의 재사용성과 유지보수성을 높이는 데 큰 역할을 합니다.
전략 패턴(Strategy Pattern)은 오리의 행동을 클래스 외부로 분리하여, 코드의 유연성을 높이고 중복을 최소화하는 데 매우 효과적입니다. 이 패턴을 통해 새로운 행동을 추가하거나 변경하는 작업이 쉬워지며, 런타임 시 행동을 동적으로 변경할 수 있어 다양한 시나리오에 대응할 수 있습니다.
오리 시뮬레이션 게임, SimUDuck
SimUDuck은 다양한 오리 캐릭터를 가지고 여러 가지 시뮬레이션을 진행하는 게임입니다. 이 게임의 기본적인 목표는 다양한 종류의 오리가 각기 다른 행동을 수행하게 하는 것입니다. 예를 들어, 어떤 오리는 날 수 있고, 어떤 오리는 삑삑 소리를 내며, 또 어떤 오리는 단순히 수영만 할 수 있습니다.
초기 설계에서 SimUDuck의 오리들은 Duck
이라는 기본 클래스를 상속받아 여러 가지 행동을 구현합니다. 모든 오리 클래스는 quack()
, swim()
, display()
메서드를 구현해야 합니다. 그러나 이러한 설계에는 몇 가지 문제가 발생할 수 있습니다.
오리 시뮬레이션 게임 차별화하기
기본적으로, 모든 오리 클래스는 quack()
, swim()
, display()
와 같은 공통 메서드를 가져야 합니다. 각 오리 클래스는 display()
메서드를 통해 자신의 외형을 나타내고, quack()
메서드를 통해 소리를 냅니다. 또한, swim()
메서드를 통해 물 위에서 헤엄치는 동작을 수행합니다.
경고! 심각한 문제 발생
초기 설계에서는 상속을 사용하여 코드의 재사용성을 높이려 했으나, 이는 유연성 부족으로 이어졌습니다. 모든 오리 클래스는 Duck
클래스를 상속받으며, 공통적으로 필요한 메서드를 포함하게 됩니다. 그러나 몇몇 오리에게는 불필요한 메서드가 존재하거나, 잘못된 메서드 구현이 강제될 수 있습니다.
예를 들어, 고무 오리(RubberDuck
)는 날 수 없고, 삑삑 소리를 내야 합니다. 하지만 Duck
클래스를 상속받아 quack()
과 fly()
메서드를 오버라이드해야 합니다. 이는 코드 중복과 비효율적인 설계로 이어지며, 새로운 오리 종류가 추가되거나 행동이 변경될 경우 모든 관련된 오리 클래스들을 수정해야 하는 문제를 초래합니다.
이러한 문제로 인해 코드의 유지보수성과 확장성이 저하되며, 오리의 행동이 변경될 때마다 수많은 클래스를 수정해야 하는 비효율적인 상황이 발생합니다.
상속을 생각하기
SimUDuck의 초기 설계에서는 상속을 사용하여 오리들의 공통적인 행동을 재사용하려고 했습니다. Duck
클래스를 만들어 모든 오리 클래스들이 이 클래스를 상속받도록 했습니다. 이를 통해 quack()
, swim()
, fly()
와 같은 공통적인 행동을 각 오리 클래스에서 재사용할 수 있었습니다. 그러나, 이 방식은 오리의 종류가 늘어나고 행동이 다양해지면서 여러 문제를 야기했습니다.
인터페이스 설계하기
상속의 단점을 극복하기 위해, 각 오리의 행동을 인터페이스로 분리하여 설계할 수 있습니다. 예를 들어, FlyBehavior
와 QuackBehavior
라는 두 개의 인터페이스를 정의하고, 오리 클래스는 이 인터페이스들을 구현한 클래스를 사용해 자신만의 행동을 설정하게 됩니다. 이를 통해 오리 클래스의 행동을 유연하게 관리할 수 있습니다.
해결 방법 고민하기
인터페이스 기반의 전략 패턴을 도입함으로써, 코드의 결합도를 낮추고 유연성을 극대화할 수 있습니다. 오리 클래스는 더 이상 특정 행동에 의존하지 않으며, 필요한 행동을 인터페이스를 통해 주입받아 사용하게 됩니다.
소프트웨어 개발 불변의 진리
소프트웨어 개발에서 변하지 않는 진리는 변화입니다. SimUDuck의 초기 설계에서도 이러한 변화에 유연하게 대응하는 것이 매우 중요합니다. 처음에는 간단해 보였던 요구사항이 시간이 지남에 따라 복잡해지고, 새로운 행동이나 오리 종류가 추가되면서 코드의 유연성과 확장성이 중요한 이슈로 부각됩니다.
전략 패턴을 도입하여 각 행동을 인터페이스로 분리함으로써, 오리 클래스의 변경 없이도 새로운 행동을 추가하거나 기존 행동을 변경할 수 있습니다. 이로 인해 코드의 유지보수성이 크게 향상되고, 시스템의 확장도 쉬워집니다.
문제를 명확하게 파악하기
SimUDuck의 초기 설계에서는 각 오리 클래스가 자신의 행동을 직접 정의하고 있었습니다. 이는 행동이 추가되거나 변경될 때마다 모든 오리 클래스를 수정해야 하는 문제를 일으켰습니다. 이 문제는 코드의 중복을 낳고, 유지보수를 어렵게 만듭니다.
이 문제를 해결하기 위해 행동을 클래스 외부로 분리하고, 각 행동을 인터페이스와 구현 클래스로 캡슐화하는 방식을 채택할 수 있습니다. 이를 통해 오리 클래스는 자신만의 고유한 속성(예: 외형)에 집중할 수 있게 되고, 행동의 변경이나 확장은 별도의 행동 클래스를 통해 처리할 수 있습니다.
바뀌는 부분과 그렇지 않은 부분 분리하기
소프트웨어 설계의 중요한 원칙 중 하나는 변하는 것과 변하지 않는 것을 분리하는 것입니다. 오리 시뮬레이션에서 오리의 외형(예: display()
메서드)이나 수영(swim()
메서드) 같은 부분은 잘 변하지 않지만, 날거나 소리를 내는 행동은 자주 변경될 수 있습니다.
따라서 이러한 변경 가능성이 높은 부분을 별도의 클래스로 분리하여 관리하면, 코드의 유연성과 재사용성을 크게 높일 수 있습니다. 전략 패턴을 통해 이러한 변경 가능성이 높은 부분을 독립적으로 관리할 수 있게 됩니다.
오리의 행동을 디자인하는 방법 - 행동 인터페이스 설계
오리의 행동을 분리하여 디자인할 때는 각각의 행동을 인터페이스로 정의하고, 다양한 구현 클래스를 통해 구체적인 행동을 표현합니다. 예를 들어, FlyBehavior
와 QuackBehavior
라는 두 가지 인터페이스를 정의하여 오리의 날기와 소리 내기 행동을 캡슐화할 수 있습니다.
오리의 행동을 구현하는 방법 - 구체적 행동 클래스
위에서 정의한 인터페이스를 기반으로, 오리의 구체적인 행동을 구현할 수 있습니다. 이와 같이 행동을 별도의 클래스로 구현하면, 새로운 행동이 필요할 때 기존 코드를 수정할 필요 없이 새로운 클래스를 추가하는 방식으로 손쉽게 확장할 수 있습니다.
오리 행동 통합하기 - 다양한 행동의 조합
전략 패턴을 통해 오리의 행동을 다양한 방식으로 통합할 수 있습니다. 이 패턴의 강점은 동일한 오리 클래스가 상황에 따라 서로 다른 행동을 보일 수 있다는 것입니다. 이를 통해 코드의 유연성을 극대화할 수 있습니다.
오리 코드 테스트 - 단위 테스트 작성
전략 패턴을 사용하여 설계된 오리 행동은 테스트하기가 훨씬 용이합니다. 각 행동을 독립적으로 테스트할 수 있으며, 오리 클래스에 행동을 주입하여 올바르게 작동하는지 검증할 수 있습니다. 이렇게 함으로써 코드의 유연성을 유지하면서도, 개별 행동들이 제대로 동작하는지를 쉽게 확인할 수 있습니다.
동적으로 행동 지정하기 - 런타임에서의 행동 변경
전략 패턴의 또 다른 강점은 런타임에서 행동을 동적으로 변경할 수 있다는 점입니다. 이는 프로그램 실행 중에도 오리의 행동을 자유롭게 바꿀 수 있어 유연한 설계가 가능합니다. 이를 통해 코드의 재사용성과 유연성을 크게 높일 수 있습니다.
캡슐화된 행동 살펴보기 - 내부 구현의 변화
캡슐화된 행동을 사용하면, 행동의 내부 구현을 변경해도 외부 클래스에는 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어, FlyBehavior
의 FlyWithWings
구현이 변경되어도 Duck
클래스나 그 하위 클래스는 전혀 수정할 필요가 없습니다. 이로 인해 코드의 유지보수가 훨씬 쉬워집니다.
두 클래스를 합치는 방법 - 합성 대 상속의 선택
전략 패턴에서는 **합성(Composition)**을 사용하여 오리의 행동을 결합합니다. 합성은 행동을 독립적인 클래스들로 분리하여, 이러한 클래스들을 조합하여 다양한 기능을 구현할 수 있게 합니다. 이는 **상속(Inheritance)**과 달리 클래스 간의 강한 결합도를 피할 수 있습니다.
상속은 클래스 간의 강한 결합을 만들어 내며, 이는 재사용성과 유연성을 제한할 수 있습니다. 반면, 합성은 객체를 조합하여 원하는 행동을 구성할 수 있게 하므로, 코드의 유연성과 재사용성을 극대화할 수 있습니다.
전략패턴을 적용하고의 새로운 행동 추가
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