자바 디자인 패턴 중 옵저버 패턴: 객체 간 상태 변화 관찰과 통지

자바 디자인 패턴 개요

자바 디자인 패턴은 소프트웨어 개발에서 자주 사용되는 설계 패턴으로, 객체 지향 개념을 활용하여 소프트웨어의 기능을 개발하는 방법을 제시한다. 디자인 패턴은 소프트웨어 개발자들이 공통적인 문제를 해결할 수 있는 방법을 제공해주며, 소프트웨어의 유지보수성과 확장성을 높여준다.

자바 디자인 패턴은 크게 생성 패턴, 구조 패턴, 행위 패턴으로 분류된다. 생성 패턴은 객체 생성과 관련된 패턴으로, 객체 생성 방법을 추상화하고, 객체를 생성하는 방법을 바꿀 수 있도록 한다. 구조 패턴은 객체들의 구성 방법과 관련된 패턴으로, 객체들을 조합하여 더 큰 구조를 만들고, 객체들 간의 상호작용 방법을 정의한다. 행위 패턴은 객체들 간의 상호작용 방법과 관련된 패턴으로, 객체 간의 행위를 조정하고, 객체 간의 상호작용을 유연하게 변경할 수 있도록 한다.

옵저버 패턴의 개념과 구조

옵저버 패턴은 객체 간의 상태 변화를 관찰하고, 상태 변화가 발생하면 해당 객체들에게 통지하는 패턴이다. 이 패턴은 한 객체의 상태 변화가 다른 객체들에게 영향을 미칠 때, 영향을 받는 객체들에게 상태 변화를 알리기 위해 사용된다.

옵저버 패턴은 주로 Subject(관찰 대상)와 Observer(관찰자) 두 개의 인터페이스를 사용한다. Subject 인터페이스는 관찰 대상 객체의 상태를 변경하는 메소드를 제공하며, Observer 인터페이스는 상태 변화를 감지하고 처리하는 메소드를 제공한다. Subject 객체는 Observer 객체들을 등록하고, 상태 변화가 발생하면 Observer 객체들에게 알리게 된다.

옵저버 패턴의 구조는 다음과 같다.

Subject (관찰 대상)
- attach(Observer o) // Observer 객체 등록
- detach(Observer o) // Observer 객체 삭제
- notifyObservers() // Observer 객체들에게 상태 변화 통지

Observer (관찰자)
- update() // 상태 변화를 처리하는 메소드

객체 간 상태 변화를 관찰하는 방법

옵저버 패턴을 실제로 구현할 때는 다음과 같은 순서로 진행된다.

1. Subject 인터페이스와 Observer 인터페이스를 정의한다.
2. Subject 클래스를 구현하고, Observer 객체들을 등록하고 삭제하는 메소드를 구현한다.
3. Observer 클래스를 구현하고, 상태 변화를 처리하는 메소드를 구현한다.
4. Subject 클래스에서 상태 변화가 발생하면 Observer 객체들에게 상태 변화를 알리는 notifyObservers 메소드를 호출한다.

옵저버 패턴을 구현하는 예제 코드는 다음과 같다.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

interface Observer {
    void update();
}

class Subject {
    private List observers = new ArrayList();

    public void attach(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

    public void detach(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

    public void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update();
        }
    }
}

class ConcreteSubject extends Subject {
    private String state;

    public String getState() {
        return state;
    }

    public void setState(String state) {
        this.state = state;
        notifyObservers();
    }
}

class ConcreteObserver implements Observer {
    private ConcreteSubject subject;

    public ConcreteObserver(ConcreteSubject subject) {
        this.subject = subject;
        subject.attach(this);
    }

    @Override
    public void update() {
        System.out.println("Subject state changed: " + subject.getState());
    }
}

public class ObserverPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcreteSubject subject = new ConcreteSubject();
        ConcreteObserver observer1 = new ConcreteObserver(subject);
        ConcreteObserver observer2 = new ConcreteObserver(subject);

        subject.setState("new state");
        subject.detach(observer2);
        subject.setState("another state");
    }
}

위 코드에서 Subject 인터페이스와 Observer 인터페이스는 각각 Observer, Subject 클래스에서 구현되었다. Subject 클래스는 Observer 객체들을 등록하고 삭제하는 attach, detach 메소드와 Observer 객체들에게 상태 변화를 알리는 notifyObservers 메소드를 구현한다. ConcreteSubject 클래스는 Subject 클래스를 상속받아 구현되었으며, 상태를 저장하는 state와 상태가 변경될 때 Observer 객체들에게 알리는 setState 메소드를 구현한다. ConcreteObserver 클래스는 Observer 인터페이스를 구현하며, 상태 변화를 처리하는 update 메소드를 구현한다.

옵저버 패턴의 장단점과 활용 사례

옵저버 패턴은 객체 간의 결합도를 낮추어 유연성을 높이고, 객체 간의 상호작용을 효과적으로 관리할 수 있게 해준다. 또한, 옵저버 패턴은 상태 변화에 따른 처리를 분리함으로써, 코드의 재사용성을 높일 수 있다.

하지만, 옵저버 패턴은 상태 변화에 따른 처리 로직이 복잡해질 경우, 관찰자 객체들의 수가 많아질 경우에는 성능 이슈가 발생할 수 있다. 또한, 관찰자 객체들의 상태를 일관성 있게 유지하기 위해 관리해야 할 정보가 많아질 수 있다는 단점도 있다.

옵저버 패턴은 주로 GUI 프로그래밍에서 자주 사용된다. 예를 들어, 버튼 클릭이나 키보드 입력과 같은 이벤트가 발생했을 때, 이벤트를 처리하는 객체들에게 이벤트를 알리기 위해 사용된다. 또한, 옵저버 패턴은 MVC(Model-View-Controller) 패턴에서 Model과 View 간의 상호작용을 관리하는 데에도 사용된다.

결론

옵저버 패턴은 객체 지향 개념을 활용하여 객체 간의 상태 변화를 관찰하고, 상태 변화가 발생하면 해당 객체들에게 통지하는 패턴이다. 이 패턴은 객체 간의 결합도를 낮추어 유연성을 높이고, 객체 간의 상호작용을 효과적으로 관리할 수 있게 해준다. 하지만, 관찰자 객체들의 수가 많아질 경우에는 성능 이슈가 발생할 수 있으며, 관찰자 객체들의 상태를 일관성 있게 유지하기 위해 관리해야 할 정보가 많아질 수 있다는 단점도 있다.

그러나, 옵저버 패턴은 GUI 프로그래밍에서 자주 사용되며, MVC 패턴에서 Model과 View 간의 상호작용을 관리하는 데에도 사용된다. 따라서, 옵저버 패턴은 객체 지향 개발에서 매우 유용한 디자인 패턴 중 하나이다.