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Java에서의 디자인 패턴 심화 중 GoF 패턴 분석에 대해 알아보기

디자인 패턴(Design Patterns)은 소프트웨어 개발에서 자주 발생하는 문제를 해결하기 위한 일반적인 해결책을 제공합니다. 특히, GoF(Gang of Four) 디자인 패턴은 객체 지향 설계의 핵심 원칙을 기반으로 한 23가지 패턴을 정의합니다. 이 글에서는 Java에서의 디자인 패턴 심화를 위해 GoF 패턴의 개념과 주요 패턴을 분석하고, 실무에서 어떻게 활용할 수 있는지 살펴보겠습니다.

1. 디자인 패턴이란?

디자인 패턴은 코드의 재사용성, 유지보수성, 확장성을 높이는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 디자인 패턴은 세 가지 범주로 나뉩니다.

1) 디자인 패턴의 종류 (GoF 기준)

유형	설명	대표적인 패턴
생성 패턴 (Creational)	객체 생성 방식을 최적화	싱글턴, 팩토리 메서드, 빌더
구조 패턴 (Structural)	클래스와 객체의 관계를 효율적으로 설계	어댑터, 프록시, 데코레이터
행위 패턴 (Behavioral)	객체 간의 협업 및 책임 분배	옵저버, 전략, 커맨드

각 패턴을 자세히 살펴보겠습니다.

2. 생성 패턴 (Creational Patterns)

생성 패턴은 객체 생성 방식을 단순화하고 효율적으로 관리하는 패턴입니다.

1) 싱글턴 패턴 (Singleton Pattern)

목적: 하나의 클래스에 대해 단 하나의 인스턴스만 생성되도록 보장
활용 사례: 데이터베이스 연결, 로깅 시스템, 설정 클래스

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
}

📌 실무 적용: Spring의 ApplicationContext는 싱글턴 패턴을 사용하여 객체를 공유합니다.

2) 팩토리 메서드 패턴 (Factory Method Pattern)

목적: 객체 생성을 서브클래스에서 담당하도록 위임
활용 사례: 다양한 객체를 동적으로 생성해야 할 때

abstract class Product {
    abstract void use();
}

class ConcreteProductA extends Product {
    void use() { System.out.println("Using Product A"); }
}

class ProductFactory {
    public static Product createProduct(String type) {
        if (type.equals("A")) return new ConcreteProductA();
        return null;
    }
}

📌 실무 적용: JDBC의 DriverManager.getConnection()이 팩토리 메서드 패턴을 활용한 예입니다.

3. 구조 패턴 (Structural Patterns)

구조 패턴은 객체와 클래스의 관계를 최적화하는 패턴입니다.

1) 어댑터 패턴 (Adapter Pattern)

목적: 서로 다른 인터페이스를 가진 클래스를 호환되도록 변환합니다,
활용 사례: 외부 API와의 연동합니다.

interface OldSystem {
    void oldMethod();
}

class NewSystem {
    void newMethod() { System.out.println("New method called"); }
}

class Adapter implements OldSystem {
    private NewSystem newSystem = new NewSystem();
    public void oldMethod() { newSystem.newMethod(); }
}

📌 실무 적용: Java의 InputStreamReader는 InputStream을 Reader로 변환하는 어댑터입니다.

2) 데코레이터 패턴 (Decorator Pattern)

목적: 기존 클래스의 기능을 확장할 때 상속 없이 동적으로 변경됩니다.
활용 사례: 스트림 처리 (BufferedReader 등)

interface Component {
    void operation();
}

class ConcreteComponent implements Component {
    public void operation() { System.out.println("Original Operation"); }
}

class Decorator implements Component {
    private Component component;
    public Decorator(Component component) { this.component = component; }
    public void operation() {
        component.operation();
        System.out.println("Additional Functionality");
    }
}

📌 실무 적용: Java I/O의 BufferedInputStream이 대표적인 데코레이터 패턴입니다.

4. 행위 패턴 (Behavioral Patterns)

행위 패턴은 객체 간의 협업을 효율적으로 설계하는 패턴입니다.

1) 옵저버 패턴 (Observer Pattern)

목적: 상태 변경을 여러 객체에게 알리는 패턴
활용 사례: GUI 이벤트 리스너, 데이터 변경 감지

import java.util.*;
interface Observer {
    void update(String message);
}

class ConcreteObserver implements Observer {
    public void update(String message) { System.out.println("Received: " + message); }
}

class Subject {
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    public void addObserver(Observer observer) { observers.add(observer); }
    public void notifyObservers(String message) {
        for (Observer observer : observers) observer.update(message);
    }
}

📌 실무 적용: Java의 PropertyChangeListener가 옵저버 패턴을 사용한 예입니다.

5. 문의 내용 예시 및 답변

1. 디자인 패턴을 적용하면 코드가 복잡해지지 않나요?

답변: 디자인 패턴은 코드의 확장성과 유지보수성을 높이는 데 도움이 됩니다. 하지만 불필요하게 적용하면 코드가 복잡해질 수 있으므로, 실제 프로젝트에서 필요한 경우에만 사용하는 것이 좋습니다.

2. 싱글턴 패턴을 멀티스레드 환경에서 안전하게 사용할 방법은?

답변: synchronized를 활용하거나, static final 필드를 사용하여 초기화하는 이른 초기화(Eager Initialization) 방식을 적용할 수 있습니다.

3. GoF 패턴 중 가장 자주 사용되는 패턴은 무엇인가요?

답변: