Computer Science/Design Pattern

디자인 패턴 총정리

guwon2 2025. 10. 1. 15:51

디자인 패턴

싱글톤 패턴 (Singleton Pattern)

하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 생성하도록 보장하는 패턴

장점

인스턴스 생성 비용 절약: 메모리 효율성 향상
전역 접근: 애플리케이션 전체에서 동일한 인스턴스 사용
지연 초기화: 필요한 시점에만 인스턴스 생성

단점

의존성 증가: 전역 상태로 인한 결합도 상승
TDD 어려움: 테스트 간 독립성 훼손 (테스트는 서로 독립적이고 순서에 상관없어야 함)
멀티스레딩 이슈: Thread-Safe 구현 필요

사용 사례

데이터베이스 연결 모듈
커넥션 풀
스레드 풀
설정 객체

구현 방법

// Thread-Safe한 싱글톤 (권장)
public class Singleton {
    private Singleton() {}

    private static class SingletonHolder {
        private static final Singleton INSTANCE = new Singleton();
    }

    public static Singleton getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
}

해결책: 의존성 주입을 통해 테스트 용이성 개선 가능

팩토리 패턴 (Factory Pattern)

객체 생성 부분을 분리하여 추상화한 패턴

상위 클래스: 뼈대 결정
하위 클래스: 구체적인 객체 생성 내용 결정

장점

느슨한 결합 → 유연성 증가
유지보수성 향상
단일 책임 원칙 준수
개방/폐쇄 원칙 준수
캡슐화/추상화 실현

단점

코드 복잡성 증가
서브클래스 수 증가

실제 사용 예시

NumberFormat.getInstance() (Java)
Calendar.getInstance() (Java)
BeanFactory (Spring Framework)

전략 패턴 (Strategy Pattern, Policy Pattern)

개념

객체의 행위를 직접 수정하지 않고, 캡슐화된 알고리즘을 컨텍스트에서 교체하여 상호 교환 가능하게 만드는 패턴

장점

OOP 기술의 총집합: OCP, DIP, 합성, 다형성, 캡슐화 모두 활용
런타임 알고리즘 변경 가능
테스트 용이성 향상

단점

알고리즘 증가 → 관리해야 할 객체 수 증가

실제 사용 예시

Collections.sort()의 Comparator
HttpServlet의 doXXX() 메서드들
Filter의 doFilter() 메서드
Spring의 BeanDefinitionParser, PlatformTransactionManager, CacheManager
결제 방식 선택 로직

옵저버 패턴 (Observer Pattern)

주체 객체의 상태 변화를 관찰하다가 변화가 있을 때마다 등록된 옵저버들에게 자동으로 알림을 전달하는 패턴

장점

실시간 감지: 주기적 폴링 없이 상태 변화 자동 감지
확장성: 새로운 옵저버 추가 시 기존 코드 수정 불필요
느슨한 결합: Subject와 Observer 간 독립성

단점

알림 순서 제어 불가
메모리 누수 위험: 옵저버 해지하지 않을 경우

사용 사례

SNS 알림 (트위터, 페이스북)
이벤트 기반 시스템
MVC 패턴의 Model-View 관계

Java 구현 방법

java.lang.reflect.Proxy 사용
java.util.Observable, java.util.Observer 활용

프록시 패턴 (Proxy Pattern)

대상 객체에 접근하기 전, 접근 흐름을 가로채서 대상 객체 앞단에서 인터페이스 역할을 수행하는 패턴

주요 사용 목적

보안: 접근 권한 제어
데이터 검증: 입력값 검증
캐싱: 결과 캐싱으로 성능 향상
로깅: 요청/응답 로깅

프록시 서버 활용

서버-클라이언트 사이에서 간접 접속을 가능하게 하는 시스템

대표적인 프록시 서버: Nginx

버퍼 오버플로우 예방
CDN (CloudFlare): 캐싱
DDoS 방어
HTTPS 구축
CORS 문제 해결

이터레이터 패턴 (Iterator Pattern)

다양한 자료구조를 하나의 통일된 인터페이스로 순회할 수 있게 해주는 패턴

장점

일관된 순회 방법: ArrayList, LinkedList, HashSet 등 모두 동일한 방식으로 접근
내부 구조 은닉: 컬렉션 내부 구현에 의존하지 않음

노출모듈 패턴 (Revealing Module Pattern)

즉시 실행 함수(IIFE)를 통해 private, public 같은 접근 제어자를 구현하는 패턴

JavaScript 예시

const myModule = (function() {
    let privateVar = 0;

    function privateFunction() {
        console.log('Private function');
    }

    return {
        publicMethod: function() {
            privateVar++;
            privateFunction();
        },
        getCount: function() {
            return privateVar;
        }
    };
})();

아키텍처 패턴

MVC 패턴 (Model-View-Controller)

구성 요소

Model: 데이터베이스, 상수, 변수 등 애플리케이션 데이터
View: 사용자에게 보여지는 UI 요소
Controller: Model과 View를 연결하는 중재자 역할
- 메인 로직 처리
- 생명주기 관리

장점

재사용성: 각 구성 요소의 독립적 재사용
확장성: 기능 추가 및 수정 용이

단점

복잡성 증가: 애플리케이션이 커질수록 Model-View 관계 복잡화

MVP 패턴 (Model-View-Presenter)

특징

Controller → Presenter로 변경
View : Presenter = 1:1 관계
더 강한 결합을 가지지만 테스트 용이성 향상

MVVM 패턴 (Model-View-ViewModel)

특징

Controller → ViewModel로 변경 (View를 더욱 추상화)
데이터 바인딩: 자동 UI 업데이트
커맨드 패턴: 사용자 액션 처리

장점

UI 재사용성 향상
단위 테스트 용이성
View와 로직의 완전한 분리

주요 활용 프레임워크

Vue.js
Angular
WPF/Xamarin (Microsoft)

적용

1. 패턴 선택

싱글톤: 전역 상태가 정말 필요한 경우만 (설정, 캐시, 연결풀)
팩토리: 객체 생성 로직이 복잡하거나 변경 가능성이 높을 때
전략: 알고리즘이나 정책이 자주 바뀌는 경우
옵저버: 이벤트 기반 시스템, 실시간 알림
프록시: 보안, 캐싱, 로깅이 필요한 경우

2. 안티패턴 주의사항

과도한 패턴 사용: 단순한 로직에 불필요한 패턴 적용 금지
싱글톤 남용: 전역 상태로 인한 테스트 어려움
깊은 상속 구조: 합성을 우선 고려

3. 테스트 고려사항

의존성 주입: 테스트 더블(Mock, Stub) 활용
인터페이스 활용: 구현체 교체 가능한 설계
상태 격리: 테스트 간 독립성 보장

출처

디자인 패턴은 도구이다. 문제를 해결하기 위한 수단이지, 그 자체가 목적이 되어서는 안 된다. 항상 "왜 이 패턴을 사용해야 하는가?"를 먼저 생각하고 적용하자!