반복자 패턴 & 합성 패턴

반복자 패턴

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• Iterator 패턴은 무언가 많이 모여있는 것을 하나씩 지정해서 순서대로 처리하는 패턴
• 컬랙션이 새로 추가변경 되어도 모두 같은 방법으로 활용할수있어야한다. 별도의 순회자를 사용하여 ArrayList,List,Queue,복합타입 등 다양한 컬랙션 타입 데이들을 동일한 방법으로 사용할수있어야한다.

java.util에 패키지에 있는 Iterator 인터페이스에 대하여 먼저 알아야한다.

Java 8부터 remove라는 default 메서드가 추가되었다.

 

반복자 패턴의 적용

복합타입 자료구조의 내부 구현을 드러내지 않고 이 타입에 저장된 각 요소를 접근할 수 있도록 하기 위해

복합 타입이란 Class 처럼 int,String과 같은 기본타입들의 집합으로 이루어진 타입을 뜻한다.

다양한 순회 방법의 제공이 필요할 때

다양한 복합타입 자료구조에 대한 균일한 순회 인터페이스의 제공이 필요할 때

 

아래와 같은 복합타입 객체가 있다고 하자.

//Book : 한권의 책에 대한 정보를 가지고 있는 클래스
public class Book {
    private String name;

    public Book(String name) {
          this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}

 

이 책을 서재에 저장해두고 반복자 패턴을 이용해 저장된 책을 순차적으로 조회할것이다.

Generate 를 사용해 유연성을 올릴수있지만 이해를 위해 사용하지 않겠다.

//Iterable
public interface Iterable {
    public abstract Iterator getIterator();
}

//ConcereteIterable
public class BookShelf implements Iterable {
    private Book[] books; // 복합객체: 책의 집합
    private int last = 0; // 마지막 책이 꽂힌 위치

    public BookShelf(int size) {
        books = new Book[size];
    }

    public Book getBook(int index) {
        return books[index];
    }

    public int getLength() {
        return last;
    }

    // 책꽂이에 책을 꽂는다
    public void appendBook(Book book) {
        if (last < books.length) {
            this.books[last] = book;
            last++;
        } else {
            System.out.println("책꽂이가 꽉 찼습니다!");
        }
    }

    @Override
    public Iterator getIterator() {
        return new BookShelfIterator(this); //new ConcereteIterator(this)
    }
}

//ConcereteIterator  
//Iterator인터페이스는 java에서 제공
public class BookShelfIterator implements Iterator<Book> {
    private BookShelf bookShelf; // 검색을 수행할 책꽂이
    private int index = 0; // 현재 처리할 책의 위치

    public BookShelfIterator(BookShelf bookShelf) {
        this.bookShelf = bookShelf;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index < bookShelf.getLength();
    }

    @Override
    public Book next() {
        Book book = bookShelf.getBook(index);
        index++;
        return book;
    }
}

//Client
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        BookShelf bookShelf = new BookShelf(10);

        Book book1 = new Book("Bilbe");
        Book book2 = new Book("Cinderella");
        Book book3 = new Book("Daddy-Long-Legs");

        bookShelf.appendBook(book1);
        bookShelf.appendBook(book2);
        bookShelf.appendBook(book3);

        System.out.println("현재 꽂혀있는 책 : " + bookShelf.getLength() + "권");

        Iterator it = bookShelf.getIterator();
        
        while (it.hasNext()) { //외부 반복자
            Book book = (Book) it.next();
            System.out.println(book.getName());
        }
    }
}

이 코드를 보면 패턴의 구조는 쉽게 이해가 될것이다.

 

내부 반복자 vs. 외부 반복자

클라이언트가 반복을 제어하면 외부 반복자라 하고, 반복자가 반복을 제어하면 내부 반복자라 함

위 예제의 경우 외부 반복자이다. 대부분 외부 반복자를 사용한다.

 

패턴의 장단점

장점

• 클라이언트는 내부의 복잡한 구조를 이해하지 않아도 유지된 요소를 접근할 수 있음

• 구체적 복합타입은 내부 구조를 공개하지 않고 사용할 수 있도록 해줄 수 있음

• 다양한 종류의 순회 방법을 제공할 수 있음. 예) 이진 검색 트리: 전위, 중위, 후위

• 현재 최신 고급 프로그래밍 언어는 반복자를 통해 foreach for문을 제공하고 있음

• 복합타입에서 반복자를 위한 요소를 제거함으로써 복합타입 클래스의 응집성을 높임 (SRP). 직접 접근를 제한함으로써 강건성을 높일 수 있음

• 복합자료 전체를 한 번에 제공하는 것이 아니라 하나씩 제공함 (반복자의 구현방법 따라 차이가 있음)

• 반복 중간에 언제든지 중지한 후에 나중에 원할 때 해당 위치부터 다시 시작할 수 있음 (그 사이에 복합자료에 변할 수 있음)

단점

• 순서가 없는 복합자료(예: 집합)에 대해 어떤 순서가 있다고 오해할 수 있음

• 단순한 복합타입만 사용할 경우 반복자를 만들어 얻어지는 효과가 별로 없을 수 있음

• 어떤 경우에는 반복자를 이용한 접근이 효율성을 떨어뜨릴 수 있음

 

Reference

• https://zion830.tistory.com/33

   

   

합성패턴(Composite Pattern)

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컴포지트 패턴을 통해 트리 구조를 구현할 수 있다

전체-부분 관계를 표현하는 것이다.

파일 구조를 생각하면 이해하기 쉽다.

• Component : 모든 표현할 요소들의 추상타입

  구현되는 자식들을 가지고 관리하기 위한 메소드(addChild, removeChild..)을 추상메서드로 제공한다.

• Leaf : Component를 상속하고 개별 객체를 위한 행위 구현 (파일의 개념)

관리하기 위한 메소드(addChild, removeChild..)를 빈메서드나 예외 처리를 통해 사용할수없게 한다.

• Composite : Component를 상속하고 자식들을 가지고 관리하기 위한 메소드(addChild, removeChild..)를 재정의한다. (폴더의 개념)

Composite는 폴더라고 생각하고 Leaf는 파일이라고 생각하면된다.

//Component 
public abstract class Component implements Iterable<Component>{
    public static String indent = "";
    private String name;
    private boolean hasChanged = false;
    
    public Component(String name){
    	this.name = name;
    }
    
    public abstract String list();
    public abstract void add(Node node); //추가
    public abstract void remove(Node node); //삭제
    public abstract Component getChild(int index); //조회
    public abstract Iterator<Component> iterator();
    public abstract Iterator<Component> childIterator();
}

//Leaf:  개별 객체를 위한 행위 구현
public class Leaf extends Component {

    public Leaf(String name){
	super(name); 
	}
    
    //관리를 위한 메서드들은 예외처리하여 사용할수없도록 함
	@Override 
    public void add(Node node) {
	throw new UnsupportedOperationException("단말노드");
	} 
	
    …
}

//Composite 
public class Composite  extends Component {
    private List<Component> childs = new ArrayList<>(); 
    
    public Composite(String name){
    	super(Component); 
    }
    
    //관리를 위한 메서드 재정의
    @Override 
    public void add(Component component) {
    	childs.add(component);
    }
    …
}

예제에서 볼수있듯이 컴포지트 패턴으로 트리 구조를 만들고 반복자 패턴으로 트리순회를 만들수있다.

합성 패턴은 모든 개별 객체를 접근하기 위한 반복자를 보통 함께 제공함

 

장점

• 현재 처리해야 하는 것이 중간 노드인지 단말 노드인지 구분하지 않고 처리할 수 있게 해줌

• 새로운 종류의 단말을 도입하기 쉬움

단점

• 단말과 중간 노드를 동일하게 취급하기 위해 추상 노드에 너무 많은 메소드가 선언 또는 정의될 수 있음. 이것은 ISP 원칙에 위배되는 사항이고 LSP 측면에서도 바람직하다고 보기 힘듦