Goal

• 데코레이터 패턴의 개념을 이해한다.
• 예시를 통해 데코레이터 패턴을 이해한다.

데코레이터 패턴이란

• 객체의 결합 을 통해 기능을 동적으로 유연하게 확장 할 수 있게 해주는 패턴
  • 즉, 기본 기능에 추가할 수 있는 기능의 종류가 많은 경우에 각 추가 기능을 Decorator 클래스로 정의 한 후 필요한 Decorator 객체를 조합함으로써 추가 기능의 조합을 설계 하는 방식이다.
    • Ex) 기본 도로 표시 기능에 차선 표시, 교통량 표시, 교차로 표시, 단속 카메라 표시의 4가지 추가 기능이 있을 때 추가 기능의 모든 조합은 15가지가 된다.
    • -> 데코레이터 패턴을 이용하여 필요 추가 기능의 조합을 동적으로 생성할 수 있다.
  • ‘구조(Structural) 패턴’의 하나 (아래 참고)
• 
• 기본 기능에 추가할 수 있는 많은 종류의 부가 기능에서 파생되는 다양한 조합을 동적으로 구현할 수 있는 패턴이다.
• 역할이 수행하는 작업
  • Component
    • 기본 기능을 뜻하는 ConcreteComponent와 추가 기능을 뜻하는 Decorator의 공통 기능을 정의
    • 즉, 클라이언트는 Component를 통해 실제 객체를 사용함
  • ConcreteComponent
    • 기본 기능을 구현하는 클래스
  • Decorator
    • 많은 수가 존재하는 구체적인 Decorator의 공통 기능을 제공
  • ConcreteDecoratorA, ConcreteDecoratorB
    • Decorator의 하위 클래스로 기본 기능에 추가되는 개별적인 기능을 뜻함
    • ConcreteDecorator 클래스는 ConcreteComponent 객체에 대한 참조가 필요한데, 이는 Decorator 클래스에서 Component 클래스로의 ‘합성(composition) 관계’를 통해 표현됨

참고

• 구조(Structural) 패턴
  • 클래스나 객체를 조합해 더 큰 구조를 만드는 패턴
  • 예를 들어 서로 다른 인터페이스를 지닌 2개의 객체를 묶어 단일 인터페이스를 제공하거나 객체들을 서로 묶어 새로운 기능을 제공하는 패턴이다.
• 합성 관계
  • 생성자에서 필드에 대한 객체를 생성하는 경우
  • 전체 객체의 라이프타임과 부분 객체의 라이프 타임은 의존적이다.
  • 즉, 전체 객체가 없어지면 부분 객체도 없어진다.

예시

도로 표시 방법 조합하기

• 
• 내비게이션 SW에서 도로를 표시하는 기능
  • 도로를 간단한 선으로 표시하는 기능(기본 기능)
  • 내비게이션 SW에 따라 도로의 차선을 표시하는 기능(추가 기능)

    // 기본 도로 표시 클래스
    public class RoadDisplay {
        public void draw() { System.out.println("기본 도로 표시"); }
    }
    

    // 기본 도로 표시 + 차선 표시 클래스
    public class RoadDisplayWithLane extends RoadDisplay {
      public void draw() {
          super.draw(); // 상위 클래스, 즉 RoadDisplay 클래스의 draw 메서드를 호출해서 기본 도로 표시
          drawLane(); // 추가적으로 차선 표시
      }
      private void drawLane() { System.out.println("차선 표시"); }
    }
    

    public class Client {
      public static void main(String[] args) {
          RoadDisplay road = new RoadDisplay();
          road.draw(); // 기본 도로만 표시
    
          RoadDisplay roadWithLane = new RoadDisplayWithLane();
          roadWithLane.draw(); // 기본 도로 표시 + 차선 표시
      }
    }
    

• RoadDisplay 클래스에는 기본 도로 표시 기능을 실행하기 위한 draw 메서드를 구현한다.
• RoadDisplayWithLane 클래스에는 차선 표시 기능을 추가하기 위해 상속받은 draw 메서드를 오버라이드한다.
  • 기본 도로 표시 기능: 상위 클래스(RoadDisplay)의 draw 메서드 호출
  • 차선 표시 기능: 자신의 drawLane 메서드 호출

문제점

1. 또 다른 도로 표시 기능을 추가로 구현하는 경우
   • 기본 도로 표시에 교통량을 표시하고 싶다면?
   • 

     // 기본 도로 표시 + 교통량 표시 클래스
     public class RoadDisplayWithTraffic extends RoadDisplay {
        public void draw() {
          super.draw(); // 상위 클래스, 즉 RoadDisplay 클래스의 draw 메서드를 호출해서 기본 도로 표시
          drawTraffic(); // 추가적으로 교통량 표시
        }
        private void drawTraffic() { System.out.println("교통량 표시"); }
     }
     

2. 여러 가지 추가 기능을 조합해야 하는 경우
   • 기본 도로 표시에 차선 표시 기능과 교통량 표시 기능을 함께 제공하고 싶다면?
   • 
   • 
   • 위와 같이 상속을 통해 조합의 각 경우를 설계한다면 각 조합별로 하위 클래스(7개)를 구현해야 한다.
   • 즉, 다양한 기능의 조합을 고려해야 하는 경우 상속을 통한 기능의 확장은 각 기능별로 클래스를 추가해야 한다 는 단점이 있다.

해결책

문제를 해결하기 위해서는 각 추가 기능별로 개별적인 클래스를 설계하고 기능을 조합할 때 각 클래스의 객체 조합을 이용하면 된다.

• 
  • 도로를 표시하는 기본 기능만 필요한 경우 RoadDisplay 객체를 이용한다.
  • 차선을 표시하는 추가 기능도 필요한 경우 RoadDisplay 객체와 LaneDecorator 객체를 이용한다.
    1. LaneDecorator에서는 차선 표시 기능만 직접 제공: drawLane()
    2. 도로 표시 가능은 RoadDisplay 클래스의 draw 메서드를 호출: super.draw()
       • (DisplayDecorator 클래스에서 Display 클래스로의 합성(composition) 관계를 통해 RoadDisplay 객체에 대한 참조)
• Display 클래스

  public abstract class Display { public abstract void draw(); }
  

• RoadDisplay 클래스

  /* 기본 도로 표시 클래스 */
  public class RoadDisplay extends Display {
    @Override
    public void draw() { System.out.println("기본 도로 표시"); }
  }
  

• DisplayDecorator 클래스

  /* 다양한 추가 기능에 대한 공통 클래스 */
  public abstract class DisplayDecorator extends Display {
    private Display decoratedDisplay;
    // '합성(composition) 관계'를 통해 RoadDisplay 객체에 대한 참조
    public DisplayDecorator(Display decoratedDisplay) {
        this.decoratedDisplay = decoratedDisplay;
    }
    @Override
    public void draw() { decoratedDisplay.draw(); }
  }
  

• LaneDecorator, TrafficDecorator 클래스

  /* 차선 표시를 추가하는 클래스 */
  public class LaneDecorator extends DisplayDecorator {
    // 기존 표시 클래스의 설정
    public LaneDecorator(Display decoratedDisplay) { super(decoratedDisplay); }
    @Override
    public void draw() {
        super.draw(); // 설정된 기존 표시 기능을 수행
        drawLane(); // 추가적으로 차선을 표시
    }
    // 차선 표시 기능만 직접 제공
    private void drawLane() { System.out.println("\t차선 표시"); }
  }
  /* 교통량 표시를 추가하는 클래스 */
  public class TrafficDecorator extends DisplayDecorator {
    // 기존 표시 클래스의 설정
    public TrafficDecorator(Display decoratedDisplay) { super(decoratedDisplay); }
    @Override
    public void draw() {
        super.draw(); // 설정된 기존 표시 기능을 수행
        drawTraffic(); // 추가적으로 교통량을 표시
    }
    // 교통량 표시 기능만 직접 제공
    private void drawTraffic() { System.out.println("\t교통량 표시"); }
  }
  

• 클라이언트에서의 사용

  public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Display road = new RoadDisplay();
        road.draw(); // 기본 도로 표시
        Display roadWithLane = new LaneDecorator(new RoadDisplay());
        roadWithLane.draw(); // 기본 도로 표시 + 차선 표시
        Display roadWithTraffic = new TrafficDecorator(new RoadDisplay());
        roadWithTraffic.draw(); // 기본 도로 표시 + 교통량 표시
    }
  }
  

• 각 road, roadWithLane, roadWithTraffic 객체의 접근이 모두 Display 클래스를 통해 이루어 진다.
• 즉, 어떤 기능을 추가하느냐에 관계없이 Client 클래스는 동일한 Display 클래스만을 통해 일관성 있는 방식으로 도로 정보를 표시할 수 있다.
• 이렇게 Decorator 패턴을 이용하면 추가 기능 조합별로 별도의 클래스를 구현하는 대신 각 추가 기능에 해당하는 클래스의 객체를 조합해 추가 기능의 조합을 구현할 수 있게 된다.
  • 이 설계는 추가 기능의 수가 많을수록 효과가 크다.
• 

추가 예시

• 기본 도로 표시 + 차선 표시 + 교통량 표시

  public class Client {
    public static void main(String[] args) {
    // 기본 도로 표시 + 차선 표시 + 교통량 표시
  	Display roadWithLaneAndTraffic =
        new TrafficDecorator(
        new LaneDecorator(
        new RoadDisplay()));
  	roadWithLaneAndTraffic.draw();
    }
  }
  

  1. 가장 먼저 생성된 RoadDisplay 객체의 draw 메서드가 실행
  2. 첫 번째 추가 기능인 LaneDecorator 클래스의 drawLane 메서드가 실행
  3. 두 번째 추가 기능인 TrafficDecorator 클래스의 drawTraffic 메서드가 실행
• 교차로를 표시하는 추가 기능을 지원하면서 기존의 다른 추가 기능(차선 표시와 교통량 표시)과의 조합을 지원
  • CrossingDecorator 클래스

    /* 교차로 표시를 추가하는 클래스 */
    public class CrossingDecorator extends DisplayDecorator {
      // 기존 표시 클래스의 설정
      public CrossingDecorator(Display decoratedDisplay) { super(decoratedDisplay); }
      @Override
      public void draw() {
          super.draw(); // 설정된 기존 표시 기능을 수행
          drawCrossing(); // 추가적으로 교차로를 표시
         }
      // 교차로 표시 기능만 직접 제공
      private void drawCrossing() { System.out.println("\t교차로 표시"); }
    }
    

  • 클라이언트에서의 사용

    public class Client {
      public static void main(String[] args) {
        // 기본 도로 표시 + 차선 표시 + 교통량 표시 + 교차로 표시
        Display roadWithCrossingLaneAndTraffic =
          new LaneDecorator(
          new TrafficDecorator(
          new CrossingDecorator(
          new RoadDisplay())));
        roadWithCrossingLaneAndTraffic.draw();
      }
    }
    

  • CrossingDecorator를 DisplayDecorator의 하위 클래스로 설계한다.
    • CrossingDecorator의 draw 메서드가 호출되면 우선 상위 클래스(DisplayDecorator)의 draw 메서드를 호출한 후 CrossingDecorator의 drawCrossing 메서드를 호출한다.
  • roadWithCrossingLaneAndTraffic 객체의 draw 메서드를 호출하면
    1. 가장 먼저 생성된 RoadDisplay 객체의 draw 메서드가 실행
    2. 첫 번째 추가 기능인 CrossingDecorator 클래스의 drawCrossing 메서드가 실행
    3. 두 번째 추가 기능인 TrafficDecorator 클래스의 drawTraffic 메서드가 실행
    4. 세 번째 추가 기능인 LaneDecorator 클래스의 drawLane 메서드가 실행

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References

• JAVA 객체지향 디자인 패턴, 한빛미디어