Decorator Pattern

✏️ Decorator Pattern (데코레이터 패턴) 이란?

기본 기능에 추가할 수 있는 기능의 종류가 많은 경우, 각 추가 기능을 Decorator 클래스로 정의한 후 필요한 Decorator 객체를 조합함으로써 추가 기능의 조합을 설계하는 방식 - 위키백과

객체에 추가적인 기능을 서브 클래스를 생성하는 방식보다 훨씬 유연하게 동적으로 객체를 결합하며 추가할 수 있는 패턴이다.

🚘 도로를 표시하는 네비게이션 SW 만들기

네비게이션의 기능은 다음과 같이 2가지의 기능이 있다.

도로를 간단한 선으로 표시
도로의 차선을 표시

UML

기본적으로 이 네비게이션은 도로를 간단한 선으로 표시하고, 차선은 사용자가 선택하여 기능을 보여줄 수 있다. 기본적으로 보여주는 도로와 추가로 차선을 표시하여 제공하고 싶다면 RoadDisplay 클래스와 이를 상속받는 RoadDisplayWithLane 클래스를 설계해야 할 것이다.

  
public class RoadDisplay {
  public void draw() {
    System.out.println("Default Road Display");
  }
}

  
public class RoadWithLaneDisplay extends RoadDisplay {
  public void draw() {
    super.draw();
    drawLane();
  }

  private void drawLane() {
    System.out.println("\tLane Display");
  }
}

  
public static void main(String[] args) {
  RoadDisplay roadDisplay = new RoadDisplay();
  roadDisplay.draw();

  RoadDisplay roadWithLaneDisplay = new RoadWithLaneDisplay();
  roadWithLaneDisplay.draw();
}

RoadDisplay 클래스는 기본 도로 표시 기능만 제공하도록 하고, RoadDisplay 클래스를 상속받는 RoadWithLaneDisplay 클래스는 기본 도로 표시 기능에 추가적으로 차선 표시 기능을 더하기 위해 draw 메소드를 오버라이드하여 구현한다.

Default Road Display
Default Road Display
        Lane Display

💣 문제점

만약 도로의 차선 표시 기능 뿐만 아니라, 교통량과 교차로를 표시하는 기능을 제공하고, 이 기능을 동시에 보여주는 즉, 조합하기 위해선 다음과 같이 수많은 하위 클래스를 설계하고 추가적인 메소드들을 작성해야 할 것이다.

UML

  
public class RoadWithLaneDisplay extends RoadDisplay() { ... }
public class RoadWithTrafficDisplay extends RoadDisplay() { ... }
public class RoadWithTrafficAndLaneDisplay extends RoadDisplay() { ... }
...

💡 해결법

이렇게 조합별로 클래스가 늘어나는 문제를 해결하기 위해 우리는 데코레이터 패턴을 적용하여 해결할 수 있다. 기본 기능인 RoadDisplay 객체에 부가적인 기능(Decorator)인 Traffic , Lane 들을 장식(Decorate)하여 해결해보자.

(UML)

각 부가적인 기능(Decorator) 클래스에서는 기본 기능인 RoadDisplay 클래스가 draw 메소드를 호출하도록 하고, 데코레이터들이 가지고 있는 기능은 직접 제공하도록 한다.

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

기능을 표시하는 Display 추상 클래스를 작성하여 draw 메소드를 서브 클래스에서 작성하도록 한다.

  
public class RoadDisplay extends Display {
  public void draw() {
    System.out.println("Road Display");
  }
}

기본 기능인 도로 표시 기능을 구현한다. draw 메소드는 Display 추상 클래스에서 상속 받아 기능을 구현한다.

  
public abstract class DisplayDecorator extends Display {
  private Display decoratedDisplay;

  public DisplayDecorator(Display decoratedDisplay) {
    this.decoratedDisplay = decoratedDisplay;
  };

  public void draw() {
    decoratedDisplay.draw();
  };
}

Decorator의 공통 기능을 제공하는 DisplayDecorator 클래스를 작성한다.

  
public class LaneDecorator extends DisplayDecorator {
  public LaneDecorator(Display decoratedDisplay) {
    super(decoratedDisplay);
  }

  public void draw() {
    super.draw();
    drawLane();
  }

  private void drawLane() {
    System.out.println("\tLane Display");
  }
}

public class TrafficDecorator extends DisplayDecorator {
  public TrafficDecorator(Display decoratedDisplay) {
    super(decoratedDisplay);
  }

  public void draw() {
    super.draw();
    drawLane();
  }

  private void drawLane() {
    System.out.println("\tTraffic Display");
  }
}

public class CameraDecorator extends DisplayDecorator { ... }

LaneDecorator, TrafficDecorator, CameraDecorator 클래스는 실제로 기본 기능에 추가적으로 장식해줄 Decorator 이므로, DisplayDecorator 추상 클래스를 상속 받도록 한다. DisplayDecorator 에서 상속받은 draw() 메소드를 오버라이드하여, 각 부가 기능(Decorator)이 수행해야 할 기능만 추가로 작성한다.

  
public class Main{
  public static void main(String[] args) {
    Display roadDisplay = new RoadDisplay();
    roadDisplay.draw();

    Display roadWithLaneDisplay = new LaneDecorator(new RoadDisplay());
    roadWithLaneDisplay.draw();

    Display roadWithTrafficDisplay = new TrafficDecorator(new RoadDisplay());
    roadWithTrafficDisplay.draw();

    Display roadWithLaneAndTrafficDisplay = new RoadDisplay();
    roadWithLaneAndTrafficDisplay = new TrafficDecorator(roadWithLaneAndTrafficDisplay);
    roadWithLaneAndTrafficDisplay = new LaneDecorator(roadWithLaneAndTrafficDisplay);
    roadWithLaneAndTrafficDisplay.draw();
  }
}

각 인스턴스 객체는 모두 Display 클래스를 통해 생성되고 있다. Main 클래스는 동일한 Display 클래스를 통해 일관성 있는 방식으로 기능을 제공할 수 있다. 이렇게 데코레이터 패턴을 통해 기능이 추가 될 때마다, 수많은 하위 클래스를 생성하지 않고도, 각 데코레이터 별로 조합하여 설계할 수 있게 되었다.

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