[GoF 디자인패턴] 플라이웨이트 (Flyweight) 패턴

[leeyuunsung]

플라이웨이트 패턴 1부 - 패턴 소개

• 객체를 가볍게 만들어 메모리 사용을 줄이는 패턴
• 어플리케이션에서 매우 많은 인스턴스들을 만드는 경우 메모리 사용을 많이 하게 되고, 결국 OOM(Out of Memory) 이 발생하거나, 부족해지는 현상이 발생

패턴 다이어그램

• 자주 변하는 속성(또는 외적인 속성, extrinsit)과 변하지 않는 속성(또는 내적인 속성, intrinsit)을 분리하고 재사용하여 메모리 사용을 줄이는 패턴
• 공통되는 부분을 따로 모아둔 것이 Flyweight 이 되고, 이를 FlyweightFactory 를 통해 재사용 하는 패턴
• FlyweightFactory 에서는 Flyweight 들을 캐싱을 해 두다가, 동일한 인스턴스에 대한 요청이 오면 캐시에서 가져다 사용하는 방식

문제 상황

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Character c1 = new Character('h', "white", "Nanum", 12);
        Character c2 = new Character('e', "white", "Nanum", 12);
        Character c3 = new Character('l', "white", "Nanum", 12);
        Character c4 = new Character('l', "white", "Nanum", 12);
        Character c5 = new Character('o', "white", "Nanum", 12);
    }
}

• 각 char(위 예시상 h, e, l, o) 마다 알파벳 별 특징이 정의 되어 있는 경우,
• 편집기 상에서 알파벳이 입력될 때 마다 계속해서 새로운 인스턴스들이 할당될 수 있다
• 이 때, 최적화 되지 않으면 성능, 메모리 이슈를 야기하게 됨

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플라이웨이트 패턴 2부 - 패턴 적용하기

• 변하지 않는 속성을 정의하고 묶을 수 있어야 함
• 이 때, 이를 정하는 관점은 주관적인 것이기 때문에, 도메인의 특성을 잘 이해하고 판단하여 intrinsic 한 속성을 Flyweight 객체로 정의하면 됨

플라이웨이트 패턴 적용

public final class Font {

    final String family;

    final int size;

    public Font(String family, int size) {
        this.family = family;
        this.size = size;
    }

    public String getFamily() {
        return family;
    }

    public int getSize() {
        return size;
    }
}

• font family, font size 를 intrinsic 한 객체로 보고 Font 를 Flyweight 으로 정의
• Flyweight 에 해당하는 인스턴스는 immutable 해야 한다
• 클래스에도 final 을 붙혀 상속을 막아줄 수 있어야 함

public class Character {

    private char value;

    private String color;

    private Font font;

    public Character(char value, String color, Font font) {
        this.value = value;
        this.color = color;
        this.font = font;
    }
}

• extrinsic 한 객체는 Character 로 정의함

public class FontFactory {

    private Map<String, Font> cache = new HashMap<>();

    public Font getFont(String font) {
        if (cache.containsKey(font)) {
            return cache.get(font);
        } else {
            String[] split = font.split(":");
            Font newFont = new Font(split[0], Integer.parseInt(split[1]));
            cache.put(font, newFont);
            return newFont;
        }
    }
}

• intrinsic 한 객체인 Font 를 접근하고 캐싱해두는 역할을 하는 FontFactory
• FlyweightFactory 에 해당한다

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FontFactory fontFactory = new FontFactory();
        Character c1 = new Character('h', "white", fontFactory.getFont("nanum:12"));
        Character c2 = new Character('e', "white", fontFactory.getFont("nanum:12"));
        Character c3 = new Character('l', "white", fontFactory.getFont("nanum:12"));
    }
}

• 클라이언트 쪽에서는 FontFactory 를 통해서 Font 를 가져와 사용하게 되고,
• FontFactory 에서는 캐시를 둬서 Font 의 중복 생성을 막기 때문에
• 메모리, 성능을 개선할 수 있다

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플라이웨이트 패턴 3부 - 장점과 단점

장점

• FlyweightFactory 에서 캐싱해 둔 객체를 조회하여 사용하기 때문에, 애플리케이션에서 사용하는 메모리를 줄일 수 있음

단점

• 코드가 복잡해짐

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플라이웨이트 패턴 4부 - 자바와 스프링에서 찾아보는 패턴

public static void main(String[] args) {
    Integer i1 = Integer.valueOf(10);
    Integer i2 = Integer.valueOf(10);
    System.out.println(i1 == i2); // True
}

Returns an Integer instance representing the specified int value. If a new Integer instance is not required, this method should generally be used in preference to the constructor Integer(int), as this method is likely to yield significantly better space and time performance by caching frequently requested values. This method will always cache values in the range -128 to 127, inclusive, and may cache other values outside of this range. Params: i – an int value. Returns: an Integer instance representing i. Since: 1.5

• Integer.valueOf(int)
• 캐시를 제공한다.
• https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/lang/Integer.html#valueOf-int-