[GoF 디자인패턴] 옵저버(Observer) 패턴

[callmeaxxe]

옵저버 패턴 1부 - 패턴 소개

• 다수의 객체가 특정 객체 상태 변화를 감지하고 알림을 받는 패턴
• 특정 객체 상태 변화에 따라 다른 반응을 해야할 때 사용할 수 있다
• 발행(publish)-구독(subscribe) 패턴을 구현할 수 있다

Before

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        ChatServer chatServer = new ChatServer();

        User user1 = new User(chatServer);
        user1.sendMessage("디자인패턴", "이번엔 옵저버 패턴입니다.");
        user1.sendMessage("롤드컵2021", "LCK 화이팅!");

        User user2 = new User(chatServer);
        System.out.println(user2.getMessage("디자인패턴"));

        user1.sendMessage("디자인패턴", "예제 코드 보는 중..");
        System.out.println(user2.getMessage("디자인패턴"));
    }
}

• 위 Client 예제에서, "디자인패턴" topic 의 새로운 메세지를 주기적으로 있는지 확인하는 작업을 해야 새로운 메세지를 읽을 수 있다
• 이와 같이 주기적으로 요청해서 가져오는 방식을 폴링(Polling) 이라고 하는데,
• 폴링 메커니즘은 현재 구현에 적합하지 않을 수 있다

옵저버 패턴 다이어그램

• Subject : 여러 옵저버들을 등록하거나 해지할 수 있는 기능을 제공
  • 클라이언트는 Subject 를 사용해 여러 옵저버들을 등록하여 사용하고,
  • Subject 가 제공하는 메서드를 사용해 Subject 의 상태를 변경한다
  • 상태가 변경되면 Subject 는 등록된 모든 옵저버들을 순회하면서
  • 각 옵저버가 제공하는 특정한 메서드를 호출한다
• Observer
  • 인터페이스로 Subject 가 호출할 메서드를 가지고 있다
  • 구현체 옵저버들은 해당 메서드를 구현하여 각기 다른 일을 수행하는 식

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옵저버 패턴 2부 - 패턴 적용하기

After

Subscriber (Observer)

public interface Subscriber {
    void handleMessage(String message);
}

User (ConcreteObserver)

public class User implements Subscriber {

    private String name;

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public void handleMessage(String message) {
        System.out.println(message);
    }
}

ChatServer (Subject)

public class ChatServer {

    private Map<String, List<Subscriber>> subscribers = new HashMap<>();

    public void register(String subject, Subscriber subscriber) {
        if (this.subscribers.containsKey(subject)) {
            this.subscribers.get(subject).add(subscriber);
        } else {
            List<Subscriber> list = new ArrayList<>();
            list.add(subscriber);
            this.subscribers.put(subject, list);
        }
    }

    public void unregister(String subject, Subscriber subscriber) {
        if (this.subscribers.containsKey(subject)) {
            this.subscribers.get(subject).remove(subscriber);
        }
    }

    public void sendMessage(User user, String subject, String message) {
        if (this.subscribers.containsKey(subject)) {
            String userMessage = user.getName() + ": " + message;
            this.subscribers.get(subject).forEach(s -> s.handleMessage(userMessage));
        }
    }

}

• 여러 옵저버들을 등록/해지 할 수 있어야 한다
• 누군가가 전송한 메세지는 상태를 변경한 것이라 보고,
• sendMessage 메서드에서 해당 메세지를 Subscriber 들에게 broadcasting 한다

Client

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        ChatServer chatServer = new ChatServer();
        User user1 = new User("keesun");
        User user2 = new User("whiteship");

        chatServer.register("오징어게임", user1);
        chatServer.register("오징어게임", user2);

        chatServer.register("디자인패턴", user1);

        chatServer.sendMessage(user1, "오징어게임", "아.. 이름이 기억났어.. 일남이야.. 오일남");
        chatServer.sendMessage(user2, "디자인패턴", "옵저버 패턴으로 만든 채팅");

        chatServer.unregister("디자인패턴", user2);

        chatServer.sendMessage(user2, "디자인패턴", "옵저버 패턴 장, 단점 보는 중");
    }
}

[callmeaxxe]

옵저버 패턴 3부 - 장점과 단점

장점

• 상태를 변경하는 객체(publisher)와 변경을 감지하는 객체(subsriber)의 관계를 느슨하게 유지할 수 있다
• Subject의 상태 변경을 주기적으로 조회하지 않고 자동으로 감지할 수 있다. 런타임에 옵저버를 추가하거나 제거할 수 있다

단점

• 복잡도가 증가한다.
• 다수의 Observer 객체를 등록 이후 해지 않는다면 memory leak이 발생할 수도 있다
  • 해당 Subscriber(또는 Listener) 의 레퍼런스가 존재하는 한 GC 의 대상이 되지 않는다(Map 에 담겨져있기 때문)
  • 그래서 대안으로는 적절한 순간에 객체를 해지해주는 것
  • 자바에 "Weak Reference" 라는걸 사용하여, 레퍼런스가 존재하지 않을때 자동으로 해지되도록 할 수 있음
  • 해시맵에 "Weak Reference" 를 적용하는 경우가 많다. 다른곳에서 참조하는 경우가 없다면 굳이 unregister 를 하지 않아도 레퍼런스를 해지할 수 있다
  • 다만, 이는 미봉책이고 명시적인 해지가 가장 좋은 방안이다

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옵저버 패턴 4부 - 자바에서 찾아보는 패턴

자바

• Observable과 Observer (자바 9부터 deprecated)
• 자바 9 이후 부터는
  • PropertyChangeListener, PropertyChangeEvent
  • Flow API
• SAX (Simple API for XML) 라이브러리

  스프링

• ApplicationContext 와 ApplicationEvent