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패턴명칭

Template

필요한 상황

처리에 대한 로직은 정해져 있을 때, 이 로직을 구성하는 각각의 세부 항목에 대한 처리들을 다르게 정의하고자할때 사용할 수 있는 패턴이다.

예제 코드

위의 클래스다이어그램에서 DisplayArticleTemplate은 이미 정해진 로직을 정의하는 클래스이며, 이 로직을 구성하는 항목들의 세부 처리에 대한 인터페이스만을 정의하고 있는 추상클래스이다. 이 클래스를 상속받아 각 세부 항목을 구현해야 하는데, SimpleDisplayArticle과 CaptionDisplayArticle이 바로 그 클래스이다. DisplayArticleTemplate 클래스는 어떤 데이터를 화면에 출력하는 일을 하는데, 출력하는 대상이 되는 데이터는 Article 클래스의 인스턴스에 저장된다.

먼저 Article 클래스는 다음과 같다.

package pattern;

import java.util.ArrayList;

public class Article {
	private String title;
	private ArrayList<String> content;
	private String footer;
	
	public Article(String title, ArrayList<String> content, String footer) {
		this.title = title;
		this.content = content;
		this.footer = footer;
	}
	
	public String getTitle() {
		return title;
	}
	
	public ArrayList<String> getContent() {
		return content;
	}
	
	public String getFooter() {
		return this.footer;
	}
}

제목, 내용, 끝내용은 각각 title, content, footer 필드에 저장된다. 이제 이 데이터를 출력하는 로직을 담당하는 DisplayArticleTemplate 클래스는 다음과 같다.

package pattern;

public abstract class DisplayArticleTemplate {
	protected abstract void title();
	protected abstract void content();
	protected abstract void footer();
	
	protected Article article;

	public DisplayArticleTemplate(Article article) {
		this.article = article;
	}
	
	public final void display() {
		title();
		content();
		footer();
	}
}

display 매서드가 로직이고, title, content, footer 매서드가 로직을 구성하는 상세 처리이다. 이제 DisplayArticleTemplate 클래스를 상속해 각 상세 처리를 구현하는 클래스를 살펴보자. 먼저 SimpleDisplayArticle 클래스이다.

package pattern;

import java.util.ArrayList;

public class SimpleArcticle extends DisplayArticleTemplate {

	public SimpleArcticle(Article article) {
		super(article);
	}

	@Override
	protected void title() {
		System.out.println(article.getTitle());
	}

	@Override
	protected void content() {
		ArrayList<String> content = article.getContent();
		int cntLines = content.size();
		for(int i=0; i<cntLines; i++) {
			System.out.println(content.get(i));
		}
	}

	@Override
	protected void footer() {
		System.out.println(article.getFooter());
	}
}

다음은 CaptionDisplayArticle 클래스이다.

package pattern;

import java.util.ArrayList;

public class CaptionArticle extends DisplayArticleTemplate {

	public CaptionArticle(Article article) {
		super(article);
	}

	@Override
	protected void title() {
		System.out.println("TITLE: " + article.getTitle());
	}

	@Override
	protected void content() {
		System.out.println("CONTENT:");
		
		ArrayList<String> content = article.getContent();
		int cntLines = content.size();
		for(int i=0; i<cntLines; i++) {
			System.out.println("    " + content.get(i));
		}
	}

	@Override
	protected void footer() {
		System.out.println("FOOTER: " + article.getFooter());
	}
}

이제 이 클래스들을 사용하는 코드는 다음과 같다.

package pattern;

import java.util.ArrayList;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		String title = "GIS, powerful tool";
		
		ArrayList<String> content = new ArrayList<String>();
		content.add("GIS is a geographic information system.");
		content.add("It is base on real spatial data.");
		content.add("It provides analyzing spatial and geographic data");
		
		String footer = "2020.10.08, written by Dip2K";
		
		Article article = new Article(title, content, footer);
		
		System.out.println("[CASE-1]");
		DisplayArticleTemplate style1 = new SimpleArcticle(article);
		style1.display();
		
		System.out.println();
		
		System.out.println("[CASE-2]");
		DisplayArticleTemplate style2 = new CaptionArticle(article);
		style2.display();
	}
}

하나의 데이터에 대해 2가지의 표현 방법을 확인하는 코드인데, 실행 결과는 다음과 같다.

[CASE-1]
GIS, powerful tool
GIS is a geographic information system.
It is base on real spatial data.
It provides analyzing spatial and geographic data
2020.10.08, written by Dip2K

[CASE-2]
TITLE: GIS, powerful tool
CONTENT:
    GIS is a geographic information system.
    It is base on real spatial data.
    It provides analyzing spatial and geographic data
FOOTER: 2020.10.08, written by Dip2K

패턴명칭

Strategy

필요한 상황

변경될 가능성이 높은 어떤 알고리즘을 쉽고 효과적으로 교체할 수 있도록 하는 패턴이다.

예제 코드

예시를 위해 이 글에서는 변경될 가능성이 높은 알고리즘을 1부터 N까지의 합계를 구하는 것으로 한다. 위의 클래스 다이어그램에서 NSumStrategy는 이 알고리즘의 연산 결과를 얻기 위한 인터페이스만을 정의하는 인터페이스이며 Strategy 패턴의 핵심이다. 코드는 아래와 같다.

package pattern;

public interface NSumStrategy {
	long sum(long N);
}

Calculator 클래스는 어떤 복잡한 연산을 수행하는 기능을 하는데, 복잡한 연산 속에 1부터 N까지 합계를 내는 연산이 필요하다. 코드는 아래와 같다.

package pattern;

public class Calculator {
	private NSumStrategy strategy;
	
	public Calculator(NSumStrategy strategy) {
		this.strategy = strategy;
	}
	
	public double run(int N) {
		return Math.log(strategy.sum(N));	
	}
}

이제 1부터 N까지 합계를 내는 연산에 대한 구체적인 클래스를 정의해보자. 먼저 SimpleSumStrategy 클래스는 다음과 같다. 가장 흔하게 사용되며 매우 직관적인 코드이지만, 반복문을 사용함으로써 수행속도는 느린 방법이다.

package pattern;

public class SimpleNSumStrategy implements NSumStrategy {
	@Override
	public long sum(long N) {
		long sum = N;
		
		for(long i=1; i<N; i++) {
			sum += i;
		}
		
		return sum;
	}
}

다음은 가우스 방식을 사용하는 GaussSumStrategy 클래스이다. 반복문을 사용하지 않아 매우 속도가 빠르다.

package pattern;

public class GaussSumStrategy implements NSumStrategy {
	@Override
	public long sum(long N) {
		return (N+1)*N/2;
	}
}

아래는 실제 1부터 N까지의 합을 필요로 하는 복잡한 연산을 실제로 수행하는 코드이다.

package pattern;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Calculator cal1 = new Calculator(new SimpleNSumStrategy()); 
		Calculator cal2 = new Calculator(new GaussSumStrategy());
		
		double result1 = cal1.run(10000000);
		double result2 = cal2.run(10000000);
		
		System.out.println(result1 + " " + result2);
		
	}
}

복잡한 연산 중 일부분인 1부터 N까지의 합을 구하는 방식을 분리하여 쉽게 교체가 가능한 것을 볼 수 있다.