전략 디자인 패턴 익히기: 개발자를 위한 가이드

소프트웨어 엔지니어로서 우리는 유지 관리가 가능하고 유연하며 확장 가능한 시스템을 만드는 작업을 지속적으로 수행하고 있습니다. 이러한 맥락에서 디자인 패턴은 구조화되고 재사용 가능한 방식으로 반복되는 문제를 해결하는 데 도움이 되는 강력한 도구입니다. 그러한 디자인 패턴 중 하나가 행동 패턴 계열에 속하는 전략 패턴

입니다.

전략 패턴을 사용하면 알고리즘 계열을 정의하고 각 알고리즘을 캡슐화하여 상호 교환 가능하게 만들 수 있습니다. 이는 클라이언트가 시스템의 핵심 기능을 변경하지 않고도 런타임에 적절한 알고리즘이나 전략을 선택할 수 있음을 의미합니다.

이 블로그에서는 전략 패턴, 핵심 개념과 구성 요소, 실제 사례, 그리고 이를 사용해야 하는 시기와 이유에 대해 자세히 알아보겠습니다. 또한 전략 패턴이 추상화, 열거형, 심지어 팩토리 패턴과 함께 작동하여 디자인을 더욱 강력하고 유연하게 만드는 방법도 살펴보겠습니다.

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전략디자인 패턴이란 무엇인가요?

전략 패턴은 알고리즘의 동작을 런타임 시 선택할 수 있도록 하는 동작 디자인 패턴입니다. 단일하고 모놀리식 알고리즘을 사용하는 대신 전략 패턴을 사용하면 동작(또는 전략)을 상호 교환할 수 있으므로 시스템이 더욱 유연해지고 유지 관리가 쉬워집니다.

핵심 아이디어:

• 알고리즘 계열(전략)을 정의합니다.
• 각 알고리즘을 별도의 클래스로 캡슐화합니다.
• 알고리즘을 상호 교환 가능하게 만드세요.
• 런타임에 사용할 알고리즘을 클라이언트가 선택하도록 합니다.

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전략 패턴은 언제, 왜 사용해야 할까요?

사용 사례:

전략 패턴은 다음과 같은 경우에 특히 유용합니다.

• 알고리즘 계열이 있고 클라이언트는 실행할 알고리즘을 선택해야 합니다.
• 다양한 동작을 동적으로 선택해야 합니다(예: 정렬, 가격 책정, 결제 처리).
• 동작은 클라이언트와 독립적이지만 상황에 따라 다릅니다.
• 실행할 동작을 결정하는 큰 조건문(예: if 또는 switch)은 피하는 것이 좋습니다.

왜 사용해야 하나요?

• 관심사 분리: 전략 패턴은 알고리즘의 관심사를 시스템의 나머지 부분과 분리합니다. 클라이언트 코드는 알고리즘이 내부적으로 어떻게 작동하는지 인식하지 못하므로 더욱 모듈화됩니다.

• 확장성: 기존 코드를 변경하지 않고 새로운 전략 클래스만 추가하면 새로운 알고리즘을 추가할 수 있습니다.

• 유지관리성: 개별 전략 클래스에 다양한 동작을 위임하여 코드의 복잡성을 줄여 유지관리를 더 쉽게 만듭니다.

사용하지 말아야 할 때는?

• 간단한 알고리즘: 작업 중인 알고리즘이 간단하고 변경되지 않는 경우 전략 패턴을 사용하는 것은 과잉일 수 있습니다.

• 전략이 너무 많음: 전략이 많으면 클래스가 폭발적으로 늘어나 가독성이 떨어지고 복잡성이 증가할 수 있습니다.

• 간헐적인 변경: 알고리즘이 자주 변경되지 않는 경우 전략 패턴을 도입하면 불필요한 복잡성이 발생할 수 있습니다.

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전략 패턴의 주요 개념과 구성요소

전략 패턴은 다음과 같은 주요 구성 요소로 구성됩니다.

1. 컨텍스트:

   • 전략 개체와 상호 작용하는 클래스입니다. 일반적으로 전략에 대한 참조를 포함하고 실제 동작을 해당 전략에 위임합니다.

2. 전략:

   • 알고리즘을 실행하기 위한 메소드를 선언하는 인터페이스(또는 추상 클래스)입니다. 구체적인 전략은 이 인터페이스를 구현하여 다양한 동작을 제공합니다.

3. 구체적인 전략:

   • 전략 인터페이스를 구현하고 특정 알고리즘이나 동작을 정의하는 클래스입니다.

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실제 사례: 결제 처리 시스템

사용자가 신용카드, 페이팔, 암호화폐 등 다양한 방법으로 결제할 수 있는 결제 처리 시스템을 생각해 보겠습니다. 결제 방식에 따라 결제가 처리되는 방식이 다르지만, 각 결제 방식의 세부 사항을 고려하지 않고 컨텍스트(이 경우 ShoppingCart)에서 결제를 처리할 수 있어야 합니다.

1단계: PaymentMethod Enum 정의

먼저 열거형을 사용하여 다양한 결제 방법을 정의하겠습니다. 이렇게 하면 결제 방법 선택이 안전하고 관리하기 쉬워집니다.

public enum PaymentMethod {
    CREDIT_CARD,
    PAYPAL,
    CRYPTOCURRENCY;
}

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2단계: PaymentInformation 클래스 생성

이 클래스는 결제 처리에 필요한 세부정보를 요약합니다. 여기에는 결제 방법 및 결제 세부정보(예: 카드번호, 이메일, 암호화폐 주소)가 포함됩니다.

public class PaymentInformation {
    private PaymentMethod paymentMethod;
    private String paymentDetails;

    public PaymentInformation(PaymentMethod paymentMethod, String paymentDetails) {
        this.paymentMethod = paymentMethod;
        this.paymentDetails = paymentDetails;
    }

    public PaymentMethod getPaymentMethod() {
        return paymentMethod;
    }

    public String getPaymentDetails() {
        return paymentDetails;
    }
}

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3단계: PaymentStrategy 인터페이스 정의

이는 모든 결제 전략의 기본 인터페이스가 됩니다. 모든 구체적인 전략이 구현되는 공통 메소드 pay()를 정의합니다.

public enum PaymentMethod {
    CREDIT_CARD,
    PAYPAL,
    CRYPTOCURRENCY;
}

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4단계: 구체적인 전략 구현

여기에서는 CreditCardPayment, PayPalPayment 및 CryptoPayment에 대한 구체적인 전략을 구현합니다. 각 클래스는 결제 유형에 따라 pay() 메소드를 구현합니다.

신용카드 결제 전략

public class PaymentInformation {
    private PaymentMethod paymentMethod;
    private String paymentDetails;

    public PaymentInformation(PaymentMethod paymentMethod, String paymentDetails) {
        this.paymentMethod = paymentMethod;
        this.paymentDetails = paymentDetails;
    }

    public PaymentMethod getPaymentMethod() {
        return paymentMethod;
    }

    public String getPaymentDetails() {
        return paymentDetails;
    }
}

페이팔 결제 전략

public abstract class PaymentStrategy {
    protected PaymentInformation paymentInformation;

    public PaymentStrategy(PaymentInformation paymentInformation) {
        this.paymentInformation = paymentInformation;
    }

    public abstract void pay(double amount);

    protected boolean validatePaymentDetails() {
        return paymentInformation != null && paymentInformation.getPaymentDetails() != null && !paymentInformation.getPaymentDetails().isEmpty();
    }
}

암호화폐 결제 전략

public class CreditCardPayment extends PaymentStrategy {
    public CreditCardPayment(PaymentInformation paymentInformation) {
        super(paymentInformation);
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        if (validatePaymentDetails()) {
            System.out.println("Paid " + amount + " using Credit Card: " + paymentInformation.getPaymentDetails());
        } else {
            System.out.println("Invalid Credit Card details.");
        }
    }
}

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5단계: 전략 선택을 위한 공장

팩토리 패턴을 사용하여 결제 수단에 따라 적절한 결제 전략을 인스턴스화하겠습니다. 이를 통해 시스템이 더욱 유연해지고 클라이언트가 런타임에 결제 방법을 선택할 수 있습니다.

public class PayPalPayment extends PaymentStrategy {
    public PayPalPayment(PaymentInformation paymentInformation) {
        super(paymentInformation);
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        if (validatePaymentDetails()) {
            System.out.println("Paid " + amount + " using PayPal: " + paymentInformation.getPaymentDetails());
        } else {
            System.out.println("Invalid PayPal details.");
        }
    }
}

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6단계: 클라이언트 코드(ShoppingCart)

ShoppingCart 클래스는 결제 전략이 사용되는 컨텍스트입니다. 공장에서 선택한 전략에 결제 책임을 위임합니다.

public class CryptoPayment extends PaymentStrategy {
    public CryptoPayment(PaymentInformation paymentInformation) {
        super(paymentInformation);
    }

    @Override
    public void pay(double amount) {
        if (validatePaymentDetails()) {
            System.out.println("Paid " + amount + " using Cryptocurrency to address: " + paymentInformation.getPaymentDetails());
        } else {
            System.out.println("Invalid cryptocurrency address.");
        }
    }
}

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7단계: 예제 실행

public class PaymentStrategyFactory {
    public static PaymentStrategy createPaymentStrategy(PaymentInformation paymentInformation) {
        switch (paymentInformation.getPaymentMethod()) {
            case CREDIT_CARD:
                return new CreditCardPayment(paymentInformation);
            case PAYPAL:
                return new PayPalPayment(paymentInformation);
            case CRYPTOCURRENCY:
                return new CryptoPayment(paymentInformation);
            default:
                throw new IllegalArgumentException("Unsupported payment method: " + paymentInformation.getPaymentMethod());
        }
    }
}

출력:

public class ShoppingCart {
    private PaymentStrategy paymentStrategy;

    public ShoppingCart(PaymentInformation paymentInformation) {
        this.paymentStrategy = PaymentStrategyFactory.createPaymentStrategy(paymentInformation);
    }

    public void checkout(double amount) {
        paymentStrategy.pay(amount);
    }

    public void setPaymentInformation(PaymentInformation paymentInformation) {
        this.paymentStrategy = PaymentStrategyFactory.createPaymentStrategy(paymentInformation);
    }
}

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전략 패턴의 장점

• 유연성: 런타임에 전략을 쉽게 교체할 수 있어 동적인

핵심 로직을 수정하지 않고도 동작이 변경됩니다.

• 확장성: 새로운 전략을 추가하는 데 기존 코드를 수정할 필요가 없습니다. 새로운 전략 클래스를 만들기만 하면 됩니다.
• 관심사항 분리: 전략은 알고리즘을 캡슐화하므로 컨텍스트 클래스(예: ShoppingCart)는 결제가 어떻게 처리되는지 알지 못합니다.
• 유지관리성: 각 전략의 논리가 자체 클래스에 격리되어 있기 때문에 코드가 더 깔끔하고 유지관리하기 쉽습니다.

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전략 패턴의 단점

• 복잡성: 여러 전략을 도입하면 시스템의 클래스 수가 늘어나 특히 단순한 사용 사례의 경우 탐색이 더 어려워질 수 있습니다.
• 오버헤드: 경우에 따라 전략 수가 적은 경우 이 패턴을 사용하면 불필요한 추상화 및 오버헤드가 발생할 수 있습니다.
• 종속성 관리: 전략과 초기화 간의 종속성을 관리하려면 특히 전략이 외부 리소스에 의존하는 경우 추가 오버헤드가 필요할 수 있습니다.

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결론

전략 패턴은 시스템의 유연성과 모듈성을 달성하기 위한 필수 디자인 패턴입니다. 알고리즘을 캡슐화하는 우아한 방법을 제공하고 기존 코드를 수정하지 않고도 런타임 유연성을 활성화합니다. 결제 처리 시스템, 정렬 알고리즘 라이브러리 또는 게임 AI 엔진을 구축하는 경우 전략 패턴은 요구 사항이 발전함에 따라 코드를 더욱 유지 관리하고 확장 가능하며 수정하기 쉽게 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.

추상화, 열거형 및 팩토리 패턴을 활용하면 유형이 안전하고 유연한 더욱 강력한 시스템을 구축할 수 있습니다.

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추가 자료

1. 디자인 패턴: 재사용 가능한 객체 지향 소프트웨어의 요소 Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides 저 - 전략 패턴을 비롯한 많은 디자인 패턴을 소개한 독창적인 책.
2. Head First Design Patterns Eric Freeman, Elisabeth Robson 저 - 실제 사례와 함께 접근하기 쉬운 디자인 패턴 소개
3. 리팩토링: 기존 코드의 디자인 개선(Martin Fowler 저) – 더 나은 유지 관리를 위해 코드 리팩토링에서 디자인 패턴의 가치를 탐구합니다.

위 내용은 전략 디자인 패턴 익히기: 개발자를 위한 가이드의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!