디자인 패턴

소프트웨어를 설계하는 과정에서 자주 발생하는 문제를 해결하기 위한 설계 방식

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Last updated 21 days ago

디자인 패턴

소프트웨어를 설계하는 과정에서 자주 발생하는 문제를 해결하기 위한 설계 방식

디자인 패턴이라는 용어는 원래 건축학에서 시작되었습니다.

건축가 크리스토퍼 알렉산더(Christopher Alexander) 는 건축 및 도시 설계에서 반복적으로 나타나는 문제를 해결하기 위해 패턴 랭귀지(Pattern Language)라는 개념을 제안했습니다. 그는 “A Pattern Language: Towns, Buildings, Construction” (1977) 책에서 253개의 디자인 패턴을 정리했으며, 이 패턴들은 도시, 건축, 실내 공간 등에 적용될 수 있는 재사용 가능한 설계 솔루션으로 정의되고 있습니다.

크리스토퍼 알렉산더가 제안한 대표적인 건축 디자인 패턴에는 어떤 것이 있을까?

1️⃣ Small Public Squares (작은 공공 광장)

사람들이 광장에 모이기를 원하지만, 너무 넓은 공간은 위압감을 형성

💡 크기가 적절한 작은 광장을 배치하여 사람들이 자연스럽게 모이도록 유도

2️⃣ Street Cafe (거리 카페)

도시에서 사람들이 휴식을 취하고 교류할 수 있는 공간이 부족

💡 보행자가 쉽게 접근할 수 있는 길가에 카페를 배치하여 자연스러운 사회적 공간 형성

3️⃣ Natural Light in Rooms (자연 채광을 고려한 방 배치)

인공 조명만으로는 실내 공간이 답답하고 불편

💡 창문을 적절한 방향으로 배치하여 자연광이 최대한 들어오도록 설계

4️⃣ Entrance Transition (출입구의 전환 공간)

건물 내부와 외부의 단절로 인해 갑작스러운 환경 변화로 불편

💡 입구에 포치(Porch)나 작은 로비를 두어 공간적 완충 역할을 하도록 설계

5️⃣ Hierarchy of Open Spaces (공간의 위계 구조)

건축 공간이 개방적이거나 닫힌 정도가 무질서할 경우, 사람들에게 불안감을 형성

💡 거대한 개방 공간 대신 작은 개인 공간부터 공공 공간까지 위계적으로 정리하여 자연스럽게 연결.

6️⃣ Rooms Shaped for People (사람을 고려한 방 형태)

직사각형 방이 표준이지만, 일부 활동이나 가구 배치에 적합하지 않을 가능성

💡 방을 정형화된 사각형이 아니라, 인간의 활동 패턴에 맞게 곡선이나 다각형 등으로 변형 가능하도록 설계

크리스토퍼 알렉산더의 건축 디자인 패턴은 공간을 더욱 인간 중심적으로 설계할 수 있는 지표가 되었습니다.

이후 점차 컴퓨터 공학에서도 널리 사용되기 시작하며 GoF(Gang of Four: 4명의 소프트웨어 공학자들)이 <Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software> (한글 번역: “디자인 패턴: 재사용 가능한 객체 지향 소프트웨어의 요소”) 이라는 책을 통해 23가지 디자인 패턴을 정리했습니다.

건축학 그리고 소프트웨어 공학에서 말하는 디자인 패턴의 공통점

패턴은 단순한 반복이 아니라, 맥락(Context)에 맞는 최적의 해결책을 제공해야 합니다.
좋은 디자인 패턴은 재사용 가능하고, 가독성이 뛰어나며, 유지보수가 용이해야 합니다.
작은 요소들이 모여서 더 크고 유기적인 시스템을 형성해야 합니다.

소프트웨어 공학에서 디자인 패턴으로 해결할 수 있는 문제에는 어떤게 있을까?

1️⃣ 복잡한 객체 생성 문제

소프트웨어 개발 과정에서는 종종 복잡한 설정이나 초기화가 필요한 객체를 생성해야 하는 경우가 있습니다. 이 상황에서 Factory Method 패턴을 활용할 수 있습니다.

예를 들어, 다양한 DB 드라이버에 따라 서로 다른 연결 객체를 생성해야 할 때, 팩토리 메서드가 객체 생성의 세부 사항을 클라이언트 코드에서 추상화하여 코드의 변경에 대한 민감성을 줄여줍니다. 이를 통해 유지보수성을 높이고, 새로운 데이터베이스 타입 추가 시에도 기존 코드를 수정할 필요가 없어 유연성이 향상됩니다.

2️⃣ 상태 변경에 따른 여러 객체의 자동 업데이트 문제

애플리케이션에서 어떤 객체의 상태가 변경될 때, 그 변화에 여러 객체들이 즉시 반응해야 하는 경우가 있습니다. 이러한 경우 Observer 패턴을 활용될 수 있습니다.

실제 사례로는 이메일 클라이언트에서 새로운 메일이 도착했을 때, 이를 모든 열린 창이나 알림 시스템이 자동으로 업데이트 받도록 할 수 있습니다. 옵저버 패턴을 통해 각 객체 간의 관계를 느슨하게 유지하면서, 변화에 대한 대응이 자동적으로 이루어질 수 있습니다.

3️⃣ 행위의 런타임 교체 필요성 문제

특정 기능이나 작업을 다양한 방식으로 실행해야 할 상황에서 Strategy 패턴을 적용할 수 있습니다.

예를 들면, 결제 처리 시스템에서는 사용자가 선택하는 결제 방식에 따라 다른 결제 처리 로직을 적용해야 할 수 있습니다. 전략 패턴을 통해 각 결제 방법을 전략으로 캡슐화하고, 런타임에 적절한 전략을 쉽게 교체할 수 있습니다. 코드의 모듈화를 돕고, 새로운 결제 방법을 추가할 때 기존 코드에 미치는 영향을 최소화합니다.

4️⃣ 전역 상태 관리 문제

어플리케이션 전반에서 특정 자원이나 상태를 일관되게 관리해야 할 때, Singleton 패턴이 유용합니다.

예를 들어, 애플리케이션 설정을 전역적으로 관리하는 경우, 싱글톤 패턴을 통해 설정 객체를 단일 인스턴스로 유지할 수 있습니다. 이렇게 하면 모든 모듈에서 동일한 인스턴스에 접근할 수 있게 해주어 데이터 일관성을 보장하지만, 객체의 전역 접근으로 인한 결합도 증가 및 테스트의 어려움이라는 단점도 고려해야 합니다.

디자인 패턴의 주요 목적

코드 재사용성 증가 → 반복적인 구조를 피하고 효율적인 설계를 유도하기
유지보수 용이 → 변경이 발생하더라도 최소한의 수정으로 해결하기
소프트웨어 확장성 증가 → 새로운 기능 추가 쉽게 하기
설계의 표준화 → 팀원 간의 협업 시 일관된 코드 스타일 유지하기

디자인 패턴의 3가지 분류

생성(Creational) 패턴 → 객체 생성과 관련

객체를 효율적으로 생성하고 관리하는 방법을 제공합니다.
객체 생성 과정에서 중복을 줄이고, 유연성을 높입니다.

디자인 패턴 이름

설명

하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴

객체 생성 주체를 하위클래스로 위임하는 패턴

관련된 객체들을 생성할 수 있도록 하는 팩토리들의 집합

Builder (빌더)

복잡한 객체 생성을 단계적으로 진행할 수 있도록 하는 패턴

Prototype (프로토타입)

기존 객체를 복사하여 새로운 객체를 생성하는 패턴

구조(Structural) 패턴 → 객체와 클래스의 구조 관련

객체 간의 관계를 쉽게 정의하고 유지보수하기 위한 패턴
클래스 간의 결합도를 줄이고, 효율적인 상속 및 조합을 유도

디자인 패턴 이름

설명

Adapter (어댑터)

인터페이스가 다른 객체들을 연결해주는 패턴

Bridge (브릿지)

구현부를 추상화하여 독립적으로 확장할 수 있도록 하는 패턴

Composite (컴포지트)

객체를 트리 구조로 만들어 단일 객체와 그룹을 동일하게 다룸

Decorator (데코레이터)

객체에 동적으로 기능을 추가하는 패턴

Facade (파사드)

복잡한 서브시스템을 단순한 인터페이스로 제공하는 패턴

Proxy (프록시)

접근을 제어하기 위해 대리 객체를 사용하는 패턴

행위(Behavioral) 패턴 → 객체 간의 상호작용과 책임 분배

객체 간의 커뮤니케이션을 효과적으로 처리하는 패턴
코드의 응집도를 높이고, 결합도를 낮추는 데 도움

디자인 패턴 이름

설명

Chain of Responsibility (책임 연쇄)

요청을 여러 개의 처리 객체가 연속적으로 처리하는 패턴

Command (커맨드)

요청을 캡슐화하여 실행 취소 기능을 제공하는 패턴

Interpreter (인터프리터)

특정 언어의 문법을 분석하고 실행하는 패턴

Iterator (이터레이터)

컬렉션 요소들을 순차적으로 탐색하는 패턴

Mediator (미디에이터)

객체 간의 직접적인 통신을 방지하고 중재자를 통해 조정하는 패턴

Memento (메멘토)

객체 상태를 저장하고 복원할 수 있는 패턴

객체 상태 변화 시, 관련 객체들에 자동으로 알림을 보내는 패턴

State (스테이트)

객체의 상태에 따라 다른 행동을 수행하는 패턴

알고리즘을 캡슐화하여 동적으로 변경할 수 있도록 하는 패턴

Template Method (템플릿 메서드)

알고리즘의 구조를 정의하고, 세부 사항은 서브클래스에서 구현하는 패턴

Visitor (비지터)

객체 구조와 별개로 연산을 추가할 수 있도록 하는 패턴

지금부터 하나씩 흔히 쓰이는 디자인 패턴들을 살펴보겠습니다.

참고 자료

Previous클로저 (Closure)Next싱글톤 (Singleton)

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디자인 패턴이라는 용어는 원래 건축학에서 시작되었습니다.

크리스토퍼 알렉산더가 제안한 대표적인 건축 디자인 패턴에는 어떤 것이 있을까?

1️⃣ Small Public Squares (작은 공공 광장)

사람들이 광장에 모이기를 원하지만, 너무 넓은 공간은 위압감을 형성

💡 크기가 적절한 작은 광장을 배치하여 사람들이 자연스럽게 모이도록 유도

2️⃣ Street Cafe (거리 카페)

도시에서 사람들이 휴식을 취하고 교류할 수 있는 공간이 부족

💡 보행자가 쉽게 접근할 수 있는 길가에 카페를 배치하여 자연스러운 사회적 공간 형성

3️⃣ Natural Light in Rooms (자연 채광을 고려한 방 배치)

인공 조명만으로는 실내 공간이 답답하고 불편

💡 창문을 적절한 방향으로 배치하여 자연광이 최대한 들어오도록 설계

4️⃣ Entrance Transition (출입구의 전환 공간)

건물 내부와 외부의 단절로 인해 갑작스러운 환경 변화로 불편

💡 입구에 포치(Porch)나 작은 로비를 두어 공간적 완충 역할을 하도록 설계

5️⃣ Hierarchy of Open Spaces (공간의 위계 구조)

건축 공간이 개방적이거나 닫힌 정도가 무질서할 경우, 사람들에게 불안감을 형성

💡 거대한 개방 공간 대신 작은 개인 공간부터 공공 공간까지 위계적으로 정리하여 자연스럽게 연결.

6️⃣ Rooms Shaped for People (사람을 고려한 방 형태)

직사각형 방이 표준이지만, 일부 활동이나 가구 배치에 적합하지 않을 가능성

💡 방을 정형화된 사각형이 아니라, 인간의 활동 패턴에 맞게 곡선이나 다각형 등으로 변형 가능하도록 설계

크리스토퍼 알렉산더의 건축 디자인 패턴은 공간을 더욱 인간 중심적으로 설계할 수 있는 지표가 되었습니다.

건축학 그리고 소프트웨어 공학에서 말하는 디자인 패턴의 공통점

패턴은 단순한 반복이 아니라, 맥락(Context)에 맞는 최적의 해결책을 제공해야 합니다.
좋은 디자인 패턴은 재사용 가능하고, 가독성이 뛰어나며, 유지보수가 용이해야 합니다.
작은 요소들이 모여서 더 크고 유기적인 시스템을 형성해야 합니다.

소프트웨어 공학에서 디자인 패턴으로 해결할 수 있는 문제에는 어떤게 있을까?

1️⃣ 복잡한 객체 생성 문제

2️⃣ 상태 변경에 따른 여러 객체의 자동 업데이트 문제

3️⃣ 행위의 런타임 교체 필요성 문제

특정 기능이나 작업을 다양한 방식으로 실행해야 할 상황에서 Strategy 패턴을 적용할 수 있습니다.

4️⃣ 전역 상태 관리 문제

어플리케이션 전반에서 특정 자원이나 상태를 일관되게 관리해야 할 때, Singleton 패턴이 유용합니다.

디자인 패턴의 주요 목적

코드 재사용성 증가 → 반복적인 구조를 피하고 효율적인 설계를 유도하기
유지보수 용이 → 변경이 발생하더라도 최소한의 수정으로 해결하기
소프트웨어 확장성 증가 → 새로운 기능 추가 쉽게 하기
설계의 표준화 → 팀원 간의 협업 시 일관된 코드 스타일 유지하기

디자인 패턴의 3가지 분류

생성(Creational) 패턴 → 객체 생성과 관련

객체를 효율적으로 생성하고 관리하는 방법을 제공합니다.
객체 생성 과정에서 중복을 줄이고, 유연성을 높입니다.

디자인 패턴 이름

설명

하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴

객체 생성 주체를 하위클래스로 위임하는 패턴

관련된 객체들을 생성할 수 있도록 하는 팩토리들의 집합

Builder (빌더)

복잡한 객체 생성을 단계적으로 진행할 수 있도록 하는 패턴

Prototype (프로토타입)

기존 객체를 복사하여 새로운 객체를 생성하는 패턴

구조(Structural) 패턴 → 객체와 클래스의 구조 관련

객체 간의 관계를 쉽게 정의하고 유지보수하기 위한 패턴
클래스 간의 결합도를 줄이고, 효율적인 상속 및 조합을 유도

디자인 패턴 이름

설명

Adapter (어댑터)

인터페이스가 다른 객체들을 연결해주는 패턴

Bridge (브릿지)

구현부를 추상화하여 독립적으로 확장할 수 있도록 하는 패턴

Composite (컴포지트)

객체를 트리 구조로 만들어 단일 객체와 그룹을 동일하게 다룸

Decorator (데코레이터)

객체에 동적으로 기능을 추가하는 패턴

Facade (파사드)

복잡한 서브시스템을 단순한 인터페이스로 제공하는 패턴

Proxy (프록시)

접근을 제어하기 위해 대리 객체를 사용하는 패턴

행위(Behavioral) 패턴 → 객체 간의 상호작용과 책임 분배

객체 간의 커뮤니케이션을 효과적으로 처리하는 패턴
코드의 응집도를 높이고, 결합도를 낮추는 데 도움

디자인 패턴 이름

설명

Chain of Responsibility (책임 연쇄)

요청을 여러 개의 처리 객체가 연속적으로 처리하는 패턴

Command (커맨드)

요청을 캡슐화하여 실행 취소 기능을 제공하는 패턴

Interpreter (인터프리터)

특정 언어의 문법을 분석하고 실행하는 패턴

Iterator (이터레이터)

컬렉션 요소들을 순차적으로 탐색하는 패턴

Mediator (미디에이터)

객체 간의 직접적인 통신을 방지하고 중재자를 통해 조정하는 패턴

Memento (메멘토)

객체 상태를 저장하고 복원할 수 있는 패턴

객체 상태 변화 시, 관련 객체들에 자동으로 알림을 보내는 패턴

State (스테이트)

객체의 상태에 따라 다른 행동을 수행하는 패턴

알고리즘을 캡슐화하여 동적으로 변경할 수 있도록 하는 패턴

Template Method (템플릿 메서드)

알고리즘의 구조를 정의하고, 세부 사항은 서브클래스에서 구현하는 패턴

Visitor (비지터)

객체 구조와 별개로 연산을 추가할 수 있도록 하는 패턴

지금부터 하나씩 흔히 쓰이는 디자인 패턴들을 살펴보겠습니다.

참고 자료

What's a design pattern?