디자인패턴 선택 기준

디자인패턴 선택 기준

디자인패턴 선택 기준

디자인 패턴은 소프트웨어 설계 시 반복적으로 발생하는 문제를 해결하기 위한 일종의 ’템플릿’입니다. 파이썬에서 디자인 패턴을 적용할 때 어떤 패턴을 선택해야 할지 결정하는 기준은 여러 가지가 있으며, 이를 올바르게 이해하고 활용하는 것이 중요합니다.

이 글에서는 파이썬에서 디자인 패턴을 선택하는 기준을 설명하고, 각 기준에 맞는 간단한 예제 코드를 제공합니다.

1. 문제의 성격과 목표

디자인 패턴을 선택할 때 가장 중요한 것은 해결하고자 하는 문제의 성격입니다. 문제를 제대로 분석하고 목표를 설정하면, 그에 맞는 패턴을 쉽게 찾을 수 있습니다.

• 생성 패턴: 객체 생성과 관련된 문제를 해결합니다. 예를 들어, 객체 생성 로직이 복잡하거나 객체의 인스턴스를 제한해야 할 때 사용합니다.
• 구조 패턴: 객체나 클래스를 결합하여 더 큰 구조를 만들 때 사용됩니다. 예를 들어, 기존 클래스들의 관계를 단순화하거나 새로운 기능을 추가하는 데 적합합니다.
• 행위 패턴: 객체 간의 상호작용이나 책임 분배를 관리하는 데 중점을 둡니다. 예를 들어, 여러 객체들이 협력하여 문제를 해결할 때 사용됩니다.

디자인 패턴의 종류와 선택 기준을 간단한 표로 정리해드릴게요. 아래 표는 대표적인 디자인 패턴들을 유형별로 분류하고, 각 패턴을 선택할 때 고려할 수 있는 기준을 함께 제공합니다.

패턴	패턴 이름	설명	선택 기준
생성 패턴	싱글톤 (Singleton)	특정 클래스의 인스턴스를 하나만 생성하도록 제한	인스턴스가 하나만 필요하고 이를 전역적으로 관리해야 할 때
생성 패턴	팩토리 메서드 (Factory Method)	객체 생성 과정을 하위 클래스에 위임	구체적인 클래스의 인스턴스를 알 필요 없이 객체를 생성해야 할 때
생성 패턴	추상 팩토리 (Abstract Factory)	관련 객체들의 군을 생성하는 인터페이스 제공	서로 관련된 객체들을 묶어서 생성해야 할 때
구조 패턴	어댑터 (Adapter)	호환되지 않는 인터페이스를 맞추기 위한 중간 역할	서로 다른 인터페이스를 가진 클래스를 협업하도록 해야 할 때
구조 패턴	데코레이터 (Decorator)	객체에 동적으로 새로운 기능을 추가할 수 있게 함	상속 없이 객체에 기능을 확장해야 할 때
구조 패턴	프록시 (Proxy)	객체에 대한 접근을 제어하기 위해 대리 객체를 제공	객체에 대한 접근을 제어하거나 지연 로딩 등 특정 로직을 추가할 때
행위 패턴	옵저버 (Observer)	객체의 상태 변화를 다른 객체들에게 통보하는 패턴	객체 상태가 변경될 때 관련 객체들에게 자동으로 통보해야 하는 경우
행위 패턴	전략 (Strategy)	알고리즘을 객체로 캡슐화하고, 동적으로 교체 가능하게 함	실행 시점에 알고리즘을 선택하거나 변경할 수 있도록 해야 할 때
행위 패턴	상태 (State)	객체의 상태에 따라 행동을 변경하는 패턴	객체의 상태에 따라 다른 동작을 수행해야 할 때
행위 패턴	커맨드 (Command)	요청을 객체로 캡슐화하여 나중에 실행 가능하게 함	요청의 실행을 큐에 저장하거나 나중에 실행해야 할 때

이 표를 참고하여 각각의 패턴이 어떤 상황에서 적합한지 판단할 수 있습니다. 필요에 따라 상황에 맞는 패턴을 선택해 구현하면 좋습니다.

2. 유지보수성과 확장성

코드의 유지보수성과 확장성도 디자인 패턴 선택에 중요한 역할을 합니다. 특히, 코드가 변경될 가능성이 높거나 기능이 추가될 가능성이 있다면, 확장에 용이한 패턴을 선택하는 것이 좋습니다.

유지보수성과 확장성을 기준으로 디자인 패턴을 선택할 수 있도록 표를 만들어 보았습니다. 각각의 패턴은 유지보수성(코드 수정, 버그 수정의 용이성)과 확장성(새로운 기능 추가 또는 변경의 용이성)에 중점을 두고 선택할 수 있습니다.

패턴	유형	유지보수성	확장성	선택 기준
팩토리 메서드 (Factory Method)	생성 패턴	구체적인 클래스와의 의존성을 줄여 수정 시 영향 범위가 적음	새로운 클래스 추가 시 코드 수정 없이 쉽게 확장 가능	객체 생성 로직이 자주 변경되거나 확장될 가능성이 있을 때, 구체적인 클래스에 대한 의존성을 줄이고 싶을 때 선택
추상 팩토리 (Abstract Factory)	생성 패턴	관련 객체들을 그룹으로 묶어 유지보수가 용이함	관련된 객체군을 쉽게 확장 가능	서로 관련된 객체들을 일관되게 생성해야 하고, 객체 그룹 확장이 필요할 때 적합
빌더 (Builder)	생성 패턴	복잡한 객체 생성 과정을 단계별로 나눠 유지보수가 용이	생성 과정에서 다양한 변형을 지원하고 쉽게 확장 가능	복잡한 객체를 생성하는 과정에서 단계적으로 유연하게 구성해야 할 때, 확장성 있는 설계가 필요한 경우 선택
싱글톤 (Singleton)	생성 패턴	코드 전반에 걸쳐 한 인스턴스만 유지되어 관리가 쉬움	특정 클래스에 대한 확장은 어렵지만, 인스턴스 관리 측면에서 유리	시스템 내에서 단 하나의 인스턴스만 필요하고, 전역적인 접근이 필요한 경우 선택
어댑터 (Adapter)	구조 패턴	기존 코드를 수정하지 않고 다른 인터페이스에 맞출 수 있어 유지보수성 높음	새로운 인터페이스 추가 시 쉽게 확장 가능	기존 시스템과 호환되지 않는 클래스를 새로운 인터페이스에 맞추어 사용할 때 적합
데코레이터 (Decorator)	구조 패턴	객체의 동작을 동적으로 변경 가능하여 유지보수가 쉽고 수정 범위가 좁음	객체에 새로운 기능을 추가할 때 코드 수정 없이 확장 가능	객체에 기능을 동적으로 추가하거나 제거할 수 있는 유연한 설계가 필요할 때 선택
프록시 (Proxy)	구조 패턴	접근 제어, 로깅, 캐싱 등의 추가 기능을 쉽게 적용할 수 있어 유지보수성 높음	객체의 기능을 제어하는 방법을 쉽게 확장 가능	객체에 접근할 때 추가적인 작업이 필요하거나, 비용이 큰 연산을 지연시키는 구조가 필요할 때 선택
옵저버 (Observer)	행위 패턴	상태 변화에 따른 통지를 객체 간 관계를 끊어주어 유지보수성 향상	새로운 구독자나 통지 메커니즘을 쉽게 확장 가능	상태 변화를 관찰하고 그에 반응하는 객체가 여러 개일 때, 이벤트 기반 시스템을 구축할 때 선택
전략 (Strategy)	행위 패턴	알고리즘을 객체로 분리하여 각 알고리즘을 독립적으로 유지보수 가능	새로운 알고리즘을 추가하거나 교체할 때 코드 수정 없이 쉽게 확장 가능	서로 다른 알고리즘을 동적으로 선택하여 사용할 수 있는 구조가 필요할 때 선택
커맨드 (Command)	행위 패턴	요청을 캡슐화하여 수정 없이 명령을 재실행하거나 취소할 수 있어 유지보수성 높음	새로운 명령을 쉽게 추가하거나 기존 명령을 재활용 가능	요청을 객체로 캡슐화하여 작업 큐에 저장하거나, 여러 명령을 추상화하여 유연하게 관리할 때 선택
템플릿 메서드 (Template Method)	행위 패턴	공통 알고리즘을 상위 클래스에 정의하여 유지보수가 용이	알고리즘의 일부를 하위 클래스에서 확장 가능	알고리즘의 기본 구조는 유지하되, 세부적인 동작은 변경할 수 있도록 유연한 설계가 필요할 때 선택

설명:

• 유지보수성: 코드 수정이 쉬운지, 버그 발생 시 빠르게 대처할 수 있는지를 평가한 기준입니다.
• 확장성: 시스템에 새로운 기능을 추가할 때 코드 수정 없이 용이하게 확장할 수 있는지를 기준으로 평가했습니다.

이를 참고하여 프로젝트의 요구사항에 맞는 패턴을 선택하면 유지보수성과 확장성을 높일 수 있습니다.

3. 객체 간의 관계

디자인 패턴은 객체 간의 관계를 정의하는 데에도 많이 사용됩니다. 객체들이 서로 어떻게 상호작용하고 책임을 나눌지 고민할 때, 적절한 패턴을 선택하는 것이 좋습니다.

객체 간의 관계를 기준으로 디자인 패턴을 선택하는 표를 만들어 드리겠습니다. 이 표는 객체 간의 상호작용이나 관계의 유형에 따라 어떤 디자인 패턴을 선택해야 할지를 안내합니다.

관계 유형	패턴 이름	설명	적용 상황
1:1 관계	싱글톤 (Singleton)	클래스의 인스턴스를 하나만 유지	전역적으로 하나의 객체만 필요할 때
1:다 관계	옵저버 (Observer)	한 객체의 상태 변화가 여러 객체에 통보됨	한 객체의 상태 변화가 여러 객체에 영향을 미칠 때
다:다 관계	미디에이터 (Mediator)	객체들이 서로 직접 통신하지 않고 중재자를 통해 통신	객체들이 서로 강하게 결합되지 않도록 중앙 중재자를 통해 협력할 때
상속 관계	템플릿 메서드 (Template Method)	상위 클래스에서 알고리즘의 구조를 정의하고 하위 클래스에서 세부 구현	상위 클래스에서 알고리즘의 뼈대를 정하고 세부 사항을 하위 클래스에서 구현할 때
의존성 관계	디펜던시 인젝션 (Dependency Injection)	객체 간의 의존성을 외부에서 주입하여 결합도를 낮춤	객체의 의존성을 동적으로 주입하고 결합도를 낮춰야 할 때
호출 관계 (부모-자식)	체인 오브 리스폰서빌리티 (Chain of Responsibility)	여러 객체가 차례로 요청을 처리함	요청을 처리할 책임이 여러 객체에 분산되어 있고, 각 객체가 요청을 처리할지 말지 결정할 때
대리 관계	프록시 (Proxy)	실제 객체에 대한 접근을 제어하는 대리 객체 제공	실제 객체에 접근을 제어하거나 로깅, 캐싱 등의 부가 기능을 추가할 때
어댑터 관계 (변환)	어댑터 (Adapter)	서로 다른 인터페이스를 가진 객체를 호환 가능하게 만듦	기존 객체의 인터페이스를 변경하지 않고 다른 인터페이스를 맞춰야 할 때
컴포지션 관계 (부분-전체)	컴포지트 (Composite)	객체들을 트리 구조로 구성하여 부분-전체 계층을 표현	객체들을 부분-전체 계층 구조로 나타내고, 전체와 부분을 동일하게 취급해야 할 때
연결 관계	브릿지 (Bridge)	구현과 추상화를 분리하여 독립적으로 확장 가능	추상화와 구현을 분리하여 각각 독립적으로 확장해야 할 때
부모-자식 행동 위임 관계	데코레이터 (Decorator)	객체에 동적으로 새로운 행동을 추가	상속 없이 객체에 동적으로 기능을 추가하거나 확장할 때
요청-응답 관계	커맨드 (Command)	요청을 캡슐화하여 나중에 실행 가능하게 함	요청을 객체로 캡슐화하여 나중에 실행하거나, 요청을 취소할 수 있어야 할 때
협력 관계 (조율)	퍼사드 (Facade)	복잡한 서브시스템을 단순화한 인터페이스 제공	복잡한 서브시스템을 단순화하여 클라이언트가 쉽게 사용할 수 있게 할 때

이 표는 객체 간의 관계를 바탕으로 디자인 패턴을 선택할 수 있도록 도와줍니다. 패턴을 선택할 때는 객체들의 상호작용 방식을 고려하여 적합한 패턴을 적용하는 것이 중요합니다.

4. 성능 및 최적화

디자인 패턴 선택 시 성능과 최적화 요구 사항도 고려해야 합니다. 특히 메모리 관리나 속도가 중요한 시스템에서는 더 신중한 선택이 필요합니다.

성능 및 최적화를 기준으로 디자인 패턴을 선택할 수 있는 표를 아래에 정리했습니다. 성능 향상과 메모리 사용 최적화, 지연 로딩 등의 측면에서 유리한 패턴을 기준으로 설명을 추가했습니다.

패턴	패턴 이름	설명	성능 및 최적화 선택 기준
생성 패턴	싱글톤 (Singleton)	하나의 인스턴스만 생성하여 전역적으로 공유	자주 사용되거나 리소스가 많이 드는 객체를 여러 번 생성하는 것을 방지하여 메모리 사용을 최적화
생성 패턴	팩토리 메서드 (Factory Method)	객체 생성을 하위 클래스에 위임	객체 생성 비용이 높은 경우, 필요할 때만 객체를 생성하거나 객체 재사용을 유도할 때
생성 패턴	프로토타입 (Prototype)	기존 객체를 복제하여 새로운 객체를 생성	객체 생성 비용이 클 때, 복제(복사)를 통해 객체를 효율적으로 생성해야 할 때
구조 패턴	플라이웨이트 (Flyweight)	공유 가능한 객체를 재사용하여 메모리 절약	메모리 사용이 중요한 경우, 동일한 객체를 여러 번 생성하지 않고 공유하여 메모리를 최적화할 때
구조 패턴	프록시 (Proxy)	대리 객체를 사용하여 실제 객체의 비용을 지연시킴	무거운 객체의 생성이나 네트워크 요청을 지연 로딩하여 성능을 최적화할 때
구조 패턴	데코레이터 (Decorator)	객체에 새로운 기능을 동적으로 추가하면서 성능에 영향을 덜 미침	불필요한 상속 대신 데코레이터를 사용해 객체를 유연하게 확장하고 메모리 사용을 줄일 때
구조 패턴	어댑터 (Adapter)	호환되지 않는 인터페이스 간의 연결	기존 코드를 변경하지 않고 성능 최적화를 위해 호환성을 유지해야 할 때
구조 패턴	컴포지트 (Composite)	객체를 트리 구조로 구성하여 부분-전체 관계를 표현	다수의 객체를 관리할 때, 성능을 개선하면서 복잡도를 줄이기 위한 구조를 만들어야 할 때
행위 패턴	커맨드 (Command)	명령을 객체로 캡슐화하여 실행을 나중으로 미룰 수 있음	요청을 큐에 저장해 비동기 실행이나 로드 밸런싱 등 성능 최적화를 도모할 때
행위 패턴	옵저버 (Observer)	객체의 상태 변화를 다른 객체에 통보하는 방식	이벤트 기반 시스템에서 불필요한 연산을 줄이고, 상태 변화 시에만 갱신해야 할 때
행위 패턴	전략 (Strategy)	알고리즘을 캡슐화하여 실행 시점에 동적으로 선택	상황에 따라 성능에 최적화된 알고리즘을 선택해 동적으로 적용할 때
행위 패턴	상태 (State)	객체의 상태에 따라 다른 행동을 수행	상태 변화에 따라 불필요한 상태 전환을 줄이고 최적화된 상태 관리가 필요할 때

이 표는 성능 및 최적화를 고려한 다양한 디자인 패턴을 선택하는 데 유용한 기준이 됩니다. 메모리 사용을 절약하거나, 지연 로딩, 객체 생성 비용 감소 등의 성능 요구에 따라 적절한 패턴을 선택할 수 있습니다.

결론

파이썬에서 디자인 패턴을 선택할 때는 해결하려는 문제의 성격, 코드의 확장성과 유지보수성, 객체 간의 관계, 그리고 성능을 종합적으로 고려해야 합니다. 디자인 패턴은 상황에 맞게 잘 선택하면 코드의 가독성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

각 패턴은 고유한 장점이 있으므로, 문제에 맞는 패턴을 적절히 선택하여 적용하는 것이 중요합니다.