이번 장에서는 한 차원 높은 단계의 캡슐화를 다루는데,

바로 메소드 호출을 캡슐화하는 것이다. 


이를 활용해서 스케줄링, 로그 기록 시스템을 디자인할 수도 있고

취소(undo) 기능을 구현하기 위해 재사용할 수도 있다.


* Command Pattern :

요구 사항을 객체로 캡슐화 할 수 있으며, 매개변수를 써서 여러가지 다른 요구 사항을 집어넣을 수도 있다.

또한 요청 내역을 큐에 저장하거나 로그로 기록할 수도 있고 작업 취소 기능도 지원이 가능하다.

요청을 하는 객체그 요청을 수행하는 객체를 분리하고 싶다면 이 패턴을 사용하자!



Command 패턴을 이해하기 위해 간단하게 예를 들어보겠다.

다음의 그림은 식당에서 클라이언트의 주문이 실제 수행되는 과정이다.

(출처 : http://www.prayer-laputa.com/blog/archives/370)


웨이트리스는 클라이언트로부터 주문(Order)를 받아 - takeOrder()

주방장에게 그 주문을 전달해준다. - orderUp()

그러면 주방장은 주문서에 따라서 음식을 준비할 것이다. - make...()


여기서 주문서가 주문한 메뉴를 캡슐화 한다는 것을 숙지하자.


그리고 위 그림을 읽는 방법을 설명하자면

1) Client 는 Order 의 createOrder() 를 호출.

2) Order 는 웨이트리스의 takeOrder() 를 호출.

3) 웨이트리스는 Order 의 orderUp() 을 호출.

4) Order 는 주방장의 make...() 을 호출.

- 3) 이 이해가 잘 안 갈 수도 있지만 너무 신경안써도 된다. 흐름만 이해하자.



위 그림을 어느 정도 이해한 다음에

Command 패턴 다이어그램으로 넘어가보자.


위에서 보았던 다이어그램과 매우 유사하다는 것을 느낄 수 있다.


이해를 위해 설명을 하자면,

① Client 는 Command 객체를 생성한다.

② Invoker 에 ① 에서 생성한 Command 객체를 저장하기 위해 Client 는 setCommand() 를 호출한다.

③ 차후 Client 는 Invoker 에게 그 Command 객체를 실행시켜달라고 요청한다.




- Command 패턴의 흐름을 이해했다면 예제 코드로 넘어간다.

책에서는 가정 내에서 사용하는 전자제품들을 컨트롤할 수 있는 리모컨 API 를 디자인하는 예를 들었다.

아래 Class Diagram 안 보이면 Click.

(참고로 나는 리모컨에 Undo 기능이 있는 건 처음본다)


Client :

Concrete Command 를 생성하고 Receiver를 설정한다.


- Invoker :

Command 들을 관리하고 있고 Command 의 execute() 를 호출해서 Command 객체에게

특정 작업을 수행해 달라고 요청을 한다.


- Command :

모든 Command 객체에서 구현되어야 하는 인터페이스.


- Concrete Command :

execute() 에서 Receiver 에 있는 Action 들을 호출해 요청받은 작업을 수행하도록 한다.

undo() 의 예를 들면, LightOnCommand 의 경우 undo() 의 내용은 light.off() 정도 될 것이다.


- Receiver :

요구 사항을 처리하기 위해 어떤 일을 수행해야 하는지 알고 있다.


- Macro Command :

여러 Command 들을 한번에 실행시킬 수 있는 새로운 종류의 Command. 

아래의 예제 코드를 보자.

public class MacroCommand implements Command {
    Command[] commands;
    public MacroCommand(Command[] commands){
        this.commands = commands;
    }
    public void execute() {
        for ( int i=0; i < commands.length; i++ ){
            commands[i].execute();
        }
    }
}

- Null 객체 :

Client 에서 따로 null 처리를 하지 않아도 되도록 만들어 놓은 객체.

execute(), undo() 모두 아무 일도 하지 않는다. 여러 디자인 패턴에서 유용하게 쓰인다고 한다.

public void onButtonWasPushed(int slot) {
    if ( onCommands[slot] != null ) {
         onCommands[slot].execute(); 
    }
}

Null 객체를 활용하면 클라이언트는 위의 코드처럼 작성할 필요가 없게된다.



Invoker 인 RemoteControl 클래스의 코드를 자세히 알고 싶다면 

이 포스팅 글 상단에 걸어놓은 링크를 따라가면 된다. 중국어의 압박이 있긴하지만 코드는 읽을 수 있으니까.



* Command 패턴 활용 :

(1) 요청을 Command 객체에 캡슐화해서 작업 큐(Queue) 에 저장하기

큐의 한쪽은 커맨드를 추가, 다른 한쪽은 커맨드를 처리하기 위한 스레드(Thread)들이 대기하고 있다고 하자.

각 스레드에서는 우선 커맨드의 execute() 메소드를 호출하고, 이 작업을 완료하면 커맨드 객체를

보내버리고 새로운 커맨드 객체를 가져오는 작업을 하게 된다.


위와 같은 방법으로 스케줄러, 스레드 풀, 웹 서버 등에 활용할 수 있다.


(2) 요청을 로그(Log)에 기록하기

어떤 애플리케이션에서는 모든 행동을 기록해놨다가 그 애플리케이션이 다운되었을 경우,

나중에 그 행동들을 다시 호출해서 복구를 할 수 있도록 해야 한다.

이를 위해 Command 인터페이스에 execute(), undo() 이외에 store(), load() 를 추가하자.


어떤 명령을 실행하면서 디스크에 실행 히스토리를 기록해 애플리케이션이 다운되면

커맨드 객체를 다시 로딩하고 execute() 메소드들을 자동으로 순서대로 실행하면 된다.


매번 저장하기 힘든 경우에는 마지막 체크 포인트 이후로 한 모든 작업을 저장한 다음에

다운되었을 때 기존 체크 포인트에 최근 수행된 작업을 다시 적용하는 방법을 사용하면 된다.


위와 같은 테크닉을 확장해서 DB의 트랜잭션을 활용해 commit, rollback 연산을 구현할 수 있을 것이다.



* 객체지향의 원칙 :

1) 바뀌는 부분은 캡슐화 한다.

2) 상속보다는 구성을 활용한다.

3) 구현이 아닌 인터페이스에 맞춰서 프로그래밍 한다.

4) 서로 상호작용을 하는 객체 사이에서는 가능하면 느슨하게 결합하는 디자인을 사용해야 한다.

5) 클래스는 확장에 대해서는 열려 있어야 하지만 코드 변경에 대해서는 닫혀 있어야 한다(OCP).

6) 추상화된 것에 의존해라. 구상 클래스에 의존해서는 안 된다(의존성 뒤집기 법칙).



* 이 장에서의 정리 :

- Command 패턴을 이용하면 요청을 하는 객체와 그 요청을 수행하는 객체를 분리할 수 있다.

- 또한 작업 취소(Undo) 기능을 지원할 수 있고, 로그나 트랜잭션 시스템 구현에도 활용된다.

- Command 객체는 Action 을 수행하는 Receiver 를 캡슐화 한다.

- Command 객체의 execute() 는 Receiver 의 Action 을 호출한다.

- Macro Command 는 여러 개의 Command 를 한꺼번에 호출할 수 있게 해주는 간단한 방법이다.

Macro Command 에서도 어렵지 않게 Undo() 기능을 지원할 수 있다.


by kelicia 2014. 5. 21. 20:46

* JAVA 의 접근 제어자 (Access Modifier)

- public : 

모든 클래스들이 접근 가능.

- protected : 

같은 패키지 내에 있거나 또는 상속받은 경우에만 접근 가능.

- package-private : 

아무런 접근 제어자를 명시해주지 않는 경우에 해당. 

같은 패키지 내에 있을 때만 접근 가능. (참고로 나는 default 제어자로 알고 있었다)

- private :

해당 클래스 내에서만 접근 가능.



* 클래스 접근 제어자 선언할 때 유의할 점

- 자바에서는 1개의 .java 파일 안에 여러 개의 클래스를 선언할 수 있다.

PublicClass.java

package test;
class PublicClass {
    public static void main(String[] args){
    }
}
class PublicSecondClass {
}

위의 코드 처럼 작성이 가능하고 컴파일도 정상적으로 된다.


package test;
public class PublicClass {
    public static void main(String[] args){
    }
}
class PublicSecondClass {
}

위 코드도 마찬가지이다.


하지만 아래의 경우 에러가 발생한다.

package test;
class PublicClass {
    public static void main(String[] args){
    }
}
public class PublicSecondClass {    // error
}


결국 3가지 코드를 통해 말하고자 하는 바는,

public 으로 선언된 클래스가 파일 내에 있다면

그 소스코드 파일의 이름은 public 인 클래스의 이름과 동일해야만 한다는 점이다.




* 오버라이딩 (Overriding) : 상속과 관련.

- 부모 클래스의 메소드를 자식인 자신의 클래스 내에서 재정의한다.

- 접근 제어자, 리턴 타입, 메소드 이름, 매개 변수 타입 및 갯수가 모두 동일.

- 단! 접근 제어자는 부모 클래스의 메소드와 반드시 동일할 필요는 없으나 접근 권한이 확장되는 경우만 가능하다.

(접근 권한 : public > protected > package-private > private)


예를 들어 부모 클래스의 메소드 접근 제어자가 public 일 때,

자식 클래스의 메소드 접근 제어자가 private 인 경우는 접근 권한이 축소된 경우라서 컴파일 에러.



* 오버로딩 (Overloading) : 한 클래스 내에서.

- 메소드 이름은 동일하되 매개 변수만 다르게 하는 것.

- 반환 타입은 상관 없다. 중요한 건 같은 메소드 이름, 매개 변수가 들어가는 '()' 안의 내용이다.


public int add(int x, int y) { }
public double add(double x, double y) { }
public void print(int intData, long longData, String strData) { }
public void print(int intData, String strData) { }
public void print(String strData, int intData) { }


위 코드 라인 4, 5와 같이 타입의 순서가 달라도 다른 메소드 처럼 인식된다는 점.


by kelicia 2014. 5. 21. 03:33

- 이번 장의 특성상 따로 Diagram 을 생성하지 않았다. 그리고 책 내용에 좀 더 충실하게 포스팅해봤다. -


* Singleton Pattern

해당 클래스의 인스턴스가 오직 하나 만들어지고,

어디서든지 그 인스턴스에 전역 접근할 수 있도록 하기 위한 패턴이다.


- 어떤 상황에서 사용될까?

스레드풀이라든가 캐시, 대화상자, 사용자 설정 또는 레지스트리 설정을 처리하는 객체,

로그 기록용 객체, 프린터나 크래픽 카드 같은 디바이스를 위한 디바이스 드라이버 같은 걸 예로 들 수 있다.

이런 상황에서 2개 이상의 인스턴스를 만들게 된다면, 프로그램이 이상하게 돌아간다든가

자원을 불필요하게 잡아먹는다든가 일관성 없는 결과를 초래할 수 있다.


- 전역변수(Global Variable)도 방법이 될 수 있지 않나?

전역변수에 객체를 대입하면 애플리케이션이 시작될 때 객체가 생성될 것이다.

그런데 여기서 그 객체가 자원을 많이 차지한다고 가정했을 때, 그 객체가 애플리케이션 종료 시까지

한 번도 사용되지 않는다면 괜히 자원만 잡아먹는 쓸데없는 녀석이 될 수 있다.

Singleton 패턴의 경우에는 필요할 때만 객체를 생성할 수가 있다.



< 고전적인 구현법 >

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() { }
    public static Single getInstance() {
        if ( uniqueInstance == null ) {
            // 인스턴스가 필요한 상황이 닥치기 전에는 아예 인스턴스를 생성하지 않는다.
            // 이 기법을 '게으른 인스턴스 생성(Lazy instantiation)' 이라 한다.
            uniqueInstance = new Singleton();
        }
        return uniqueInstance;
    }
}

클래스의 객체가 자원을 많이 잡아먹는 경우에는 위와 같이 '게으른 인스턴스 생성' 기법이 꽤 유용하다.

위 코드를 읽을 때는 접근한정자와 static 키워드를 주의깊게 읽자.



하지만 주의해야 할 점이 있다. 

* 고전적인 방법이 다중 스레드 환경에서도 아무 문제 없을까?


1번 스레드 

2번 스레드 

uniqueInstance 값 

 public static Single getInstance() {

 

null

  public static Single getInstance() {

 

  if ( uniqueInstance == null ) {

 

 

   if ( uniqueInstance == null ) {

 

   uniqueInstance = new Singleton();

 

object 1 

   return uniqueInstance;

 

 

    uniqueInstance = new Singleton(); 

object 2

 

   return uniqueInstance;

 


위의 경우, 객체가 2 개가 만들어져 Singleton 의 의미가 없어지는 문제가 발생한다.

어떻게 해야할까?

public static synchronized Singleton getInstance() {
    if ( uniqueInstance == null ) {
        uniqueInstance = new Singleton();
    }
    return uniqueInstance;
}

synchronized 키워드를 추가하면, 한 스레드가 사용을 끝내기 전까지 다른 스레드는 기다려야 한다. 

다시 말해서 2개 이상의 스레드가 동시에 실행시키는 일은 발생하지 않는다.

그러나 ! !

책에 의하면... 메소드를 동기화하면 성능이 100배 정도 저하된다는 것은 기억하라고 한다.



* Singleton 패턴에서의 3 가지 해법 :

(1) getInstance() 의 속도 이슈가 그렇게 중요하지 않다면 그냥 동기화를 해도 된다.

- 애플리케이션에 큰 부담을 주지 않는다면 바로 위의 코드처럼 놔둬도 된다.

(2) 인스턴스를 필요할 때 생성하지 말고 처음부터 만들어 버린다.

- 애플리케이션에서 반드시 Singleton의 인스턴스를 생성하고 항상 사용한다면 or

 인스턴스를 실행중에 수시로 만들고 관리하기 성가시다면 정적으로 초기화 해버린다.

 이 방법은 JVM 에서 유일한 인스턴스를 생성하기 전까진 그 어떤 스레드도 uniqueInstance 에 접근 불가.

public class Singleton {
    private static Singleton uniqueInstance = new Singleton();
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() { return uniqueInstance; }
}

(3) DCL(Double-Checking Locking) 을 써서 getInstance() 에서 동기화되는 부분을 줄인다.

- 인스턴스가 생성되어 있는지 확인한 다음, null 인 경우만 동기화 할 수 있기때문에

 처음에만 동기화를 하고 이후에는 동기화하지 않아도 된다. 

 이 방법으로 오버헤드를 극적으로 줄여 속도를 향상시킬 수 있다. 

- volatile 키워드를 사용하면 다중 스레딩을 쓰더라도 uniqueInstance = new Singleton(); 의 과정이

 올바르게 진행될 수 있다.

public class Singleton {
    private volatile static Singleton uniqueInstance;
    private Singleton() { }
    public static Singleton getInstance() { 
        if ( uniqueInstance == null ) {
            synchronized ( Singleton.class ) {
                if ( uniqueInstance == null ) {
                    uniqueInstance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return uniqueInstance; 
    }
}

단, (3) 방법은 자바 1.4 이전 버전에는 사용할 수 없다고는 하나 

현재 14.05.20 기준으로는 버전 1.8 까지 나왔으니 크게 염려할 필요는 없지않나 싶다.


3가지 방법 모두가 다중 스레딩 환경에서 발생하는 문제를 해결할 수 있다.

하지만 속도 이슈와 자원 문제, 구현 시나리오를 염려해두면서 적절한 해법을 선택하도록 하자.



* 객체지향의 원칙 :

1) 바뀌는 부분은 캡슐화 한다.

2) 상속보다는 구성을 활용한다.

3) 구현이 아닌 인터페이스에 맞춰서 프로그래밍 한다.

4) 서로 상호작용을 하는 객체 사이에서는 가능하면 느슨하게 결합하는 디자인을 사용해야 한다.

5) 클래스는 확장에 대해서는 열려 있어야 하지만 코드 변경에 대해서는 닫혀 있어야 한다(OCP).

6) 추상화된 것에 의존해라. 구상 클래스에 의존해서는 안 된다(의존성 뒤집기 법칙).



이 장에서의 정리 :

- 어떤 클래스에 Singleton 패턴을 적용하면 애플리케이션에 그 클래스의 인스턴스가

 최대 1개까지만 있도록 할 수 있다. 또한 그 유일한 인스턴스에 전역 접근할 수 있다.

- 사실 모든 애플리케이션은 다중 스레딩을 쓸 수 있다고 생각해야하기 때문에 고전적인 구현은 되도록 피하자.

- 클래스 로더가 여러 개 있으면 싱글턴이 제대로 작동하지 않고 여러 개의 인스턴스가 생길 수 있다.

 (클래스 로더마다 서로 다른 네임스페이스를 정의하기 때문이다. 

 클래스 로더가 2개 이상일 때, 각 클래스 로더마다 한번씩 같은 클래스를 여러 번 로딩할 수도 있다. 

 그러니 클래스 로더를 직접 지정해서 이 문제를 피할 수 있다고 한다.)


※ 사실 클래스 로더가 뭔지 잘 모르겠다.


by kelicia 2014. 5. 20. 00:33