디자인 패턴 정리 - Factory Method Pattern

Factory Method Pattern

• 부모(상위) 클래스에 알려지지 않은 구체 클래스를 생성하는 패턴이며, 자식(하위) 클래스가 어떤 객체를 생성할지를 결정하도록 하는 패턴.
• 객체 생성용 인터페이스를 정의하고 해당 인스턴스를 상속한 서브클래스가 어떤 클래스를 인스턴스화(객체 생성) 할 지 결정할 수 있도록 한다.
• 팩토리 메소드는 객체 생성을 서브 클래스에서 할 수 있도록 미룰 수 있게 한다.

Q. 왜 굳이 자식 클래스에서 객체를 생성하도록 미루는 것이고 얻을 수 있는 장점이 뭘까?

실제 객체를 생성하기 위해서 new를 사용한다. new를 호출해서 객체를 생성하게 되는데 생성할 객체가 다양하고 추가/삭제 등 변경이 잦다면 어떻게 될까?

A. 클라이언트 단의 잦은 코드 수정이 불가피하게 되고 이는 객체지향 설계 원칙인 OCP (변경에는 닫히고 확장에는 열려야 함)를 위반하게 될 것이다. 따라서, 생성을 구현과 분리해서 캡슐화 시키므로서 수정이 일어나는 곳을 최소화 하고 변경이 확산되는 것을 방지할 수 있다.

• Product : 팩토리 메소드 패턴으로 생성될 객체들의 공통 인터페이스.
  • 다이어그램에서 Shape Abstract Class가 담당하는 부분이다.
• ConcreteProduct : 구체적으로 객체가 생성되는 클래스.
  • Rectangle, Triangle ... 등 실제 생성되는 객체들이다. Product 인터페이스를 상속받는다.
  • 여기서 상속은 확장에 의의가 있는 것이 아니라 상위 클래스로 캡슐화 하는 용도이다.
• Creator : 팩토리 메소드를 갖는 클래스.
  • ShpaeFactory Interface가 해당 역활을 한다.
• ConcreteCreator : 팩토리 메소드를 구현하는 클래스이다. 해당 클래스에서 ConcreteProduct 객체를 생성한다.

다이어그램

Main.java _ 코드

import java.awt.*;
import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        final Point[] RECTANGLE_POINTS = {
                new Point(100, 150),
                new Point(150, 100)
        };
        final Point[] TRAPEZOID_POINTS = {
                new Point(200, 150),
                new Point(280, 100),
                new Point(170, 100),
                new Point(250, 150)
        };
        final Point[] PARALLELOGRAM_POINTS = {
                new Point(330, 150),
                new Point(400, 100),
                new Point(300, 100),
                new Point(430, 150)
        };
        final Point[] TRIANGLE_POINTS = {
                new Point(225, 300),
                new Point(200, 250),
                new Point(250, 250)
        };
        final Point[] RIGHT_TRIANGLE_POINTS = {
                new Point(350, 300),
                new Point(300, 250),
                new Point(350, 250)
        };

        ArrayList<Shape> shapeList = new ArrayList<>();
        ShapeFactory factory;

        factory = new RectangularShapeFactory();
        shapeList.add(factory.create(Type.Rectangle.type, RECTANGLE_POINTS));
        shapeList.add(factory.create(Type.Trapezoid.type, TRAPEZOID_POINTS));
        shapeList.add(factory.create(Type.Parallelogram.type, PARALLELOGRAM_POINTS));

        factory = new TriangularShapeFactory();
        shapeList.add(factory.create(Type.Triangle.type, TRIANGLE_POINTS));
        shapeList.add(factory.create(Type.RightTriangle.type, RIGHT_TRIANGLE_POINTS));

        for (Shape s : shapeList) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}

RectangularShapeFactory.java _ 코드

import java.awt.*;

public class RectangularShapeFactory implements ShapeFactory {
    @Override
    public Shape create(String type, Point[] points) {
        if (type.equals(Type.Rectangle.type)) {
            return new Rectangle(type, points);
        } else if (type.equals(Type.Parallelogram.type)) {
            return new Parallelogram(type, points);
        } else if (type.equals(Type.Trapezoid.type)) {
            return new Trapezoid(type, points);
        }
        return null;
    }
}

• 팩토리 메소드 인터페이스를 상속받아서 팩토리 메소드를 구현한 클래스
• 여기서 타입에 맞는 객체를 생성하도록 한다. -> Rectangular 관련 타입만 생성함.

설명

다양한 도형 별 크기를 계산하기 위해 도형별 객체가 존재하고 도형별로 별도의 계산법을 사용해야하는 상황이다. 클라이언트에서 각 타입별로 객체를 선언해서 계산하지 않고 factory 패턴에 이를 맡긴다.

 

메인에서는 계산을 원하는 도형을 삼각형, 사각형에 따라 그에 맞는 factory에 보내서 만들도록 한다.

 

만약 다른 종류의 사각형이나 삼각형이 추가되더라도 클라이언트 코드는 변경없이 바로 추가만 해주면 된다. 그에 맞는 생성 로직은 Factory 패턴에서 담당한다.

 

각 도형들은 모두 Shape 추상 클래스를 상속하고, 공통으로 갖는 기능 및 변수를 선언하고 도형별로 다른 계산 법을 가지는 calcArea()는 추상 메소드로 선언한다. 이부분은 상속한 도형에서 override하여 구현한다.

 

도형 객체 를 선언하는 Factory들은 ShapeFactory 인터페이스를 상속받고 객체를 생성하는 create() 메소드를 구현한다.

Factory 내부에서 전달받는 타입에 맞게 객체를 생성하는 책임을 갖는다. (Ex. RectangularShapeFactory)

결과

Rectangle
P0: java.awt.Point[x=100,y=150]
P1: java.awt.Point[x=150,y=100]
area: 2500.0

Trapezoid
P0: java.awt.Point[x=200,y=150]
P1: java.awt.Point[x=280,y=100]
P2: java.awt.Point[x=170,y=100]
P3: java.awt.Point[x=250,y=150]
area: 4000.0

Parallelogram
P0: java.awt.Point[x=330,y=150]
P1: java.awt.Point[x=400,y=100]
P2: java.awt.Point[x=300,y=100]
P3: java.awt.Point[x=430,y=150]
area: 5000.0

Triangle
P0: java.awt.Point[x=225,y=300]
P1: java.awt.Point[x=200,y=250]
P2: java.awt.Point[x=250,y=250]
area: 1250.0

RightTriangle
P0: java.awt.Point[x=350,y=300]
P1: java.awt.Point[x=300,y=250]
P2: java.awt.Point[x=350,y=250]
area: 1250.0