[GoF 디자인패턴] 프로토타입(Prototype) 패턴

[leeyuunsung]

프로토타입 패턴 1부 - 패턴 소개

• 기존 인스턴스를 복제하여 새로운 인스턴스를 만드는 방법
• 기존 객체를 응용해서 새로운 인스턴스를 만들 때 유용하게 쓸 수 있음
• 특히나, 기존 인스턴스를 만들 때 시간이 오래걸리는 작업
  • DB 에서 데이터를 읽어와서 인스턴스를 생성해야 하는 경우
  • 네트워크를 거쳐서 HTTP 요청을 보내 가져온 데이터를 기반으로 인스턴스를 만들어야 하는 경우
• 이런 경우에 있어 그 인스턴스를 만드는데 생성 비용이 크기 때문에
• 기존 인스턴스를 바탕으로 새로운 인스턴스를 만들고, 필요에 의해 특정 값만 변경해서 쓴다면 훨씬 효율적으로 인스턴스 생성이 가능함

• clone() 을 통해 복제하여 기존 인스턴스를 바탕으로 새 인스턴스를 생성

public class App {

    public static void main(String[] args) {
        GithubRepository repository = new GithubRepository();
        repository.setUser("whiteship");
        repository.setName("live-study");

        GithubIssue githubIssue = new GithubIssue(repository);
        githubIssue.setId(1);
        githubIssue.setTitle("1주차 과제: JVM은 무엇이며 자바 코드는 어떻게 실행하는 것인가.");

        String url1 = githubIssue.getUrl();

        GithubIssue clone = githubIssue.clone();

        // TODO : (clone != githubIssue) == true    -> (Reference Check, 둘의 Reference 는 같지 않음)
        // TODO : clone.equals(githubIssue) == true -> (값을 비교하는 것 이기 때문에 둘의 값은 같음)
    }

}

• 위와 같은 GithubRepository 상에 새로운 이슈(GithubIssue) 를 생성한다고 가정할 때,
• 새로 new 할당하여 인스턴스를 생성하지 않고, 기존의 것을 복제해서 생성하기 위함

프로토타입 패턴 2부 - 패턴 적용하기

public class GithubIssue implements Cloneable {

    private int id;
    private String title;
    ...

    @Override
    protected Object clone() throws CloneNotSupportedException {
        return super.clone;
    }

• Java 가 제공하는 인스턴스를 복제헤주는 메커니즘을 그대로 사용
• clone() 메서드는 Object 클래스 에서 제공
• 단, clone() 메서드는 protected 이므로,
• Cloneable 인터페이스를 implements 하고 clone() 메서드를 override 해 줘야 함

주의사항

System.out.println(clone.getRepository() == githubIssue.getRepository()); // True

• Java 가 제공하는 clone() 메서드는 Shallow copy(얕은 복사) 를 제공
• 얕은 복사 란, 기존의 Reference 는 동일하게 사용 (참조중인 필드 등)

@Override
protected Object clone() {
    GithubRepository repository = new GithubRepository();
    repository.setUser(this.repository.getUser());
    repository.setName(this.repository.getName());
    GithubIssue githubIssue = new GithubIssue(repository);
    githubIssue.setId(this.id);
    githubIssue.setTitle(this.title);
    return githubIssue;
}

• Deep copy 는 참조중인 필드에 대해서도 모두 새로 생성해주는 식으로 구현함

[leeyuunsung]

프로토타입 패턴 3부 - 장점과 단점

• 프로토타입 패턴 = 기존 인스턴스를 프로토타입으로 사용하여(복제하여) 새로운 인스턴스를 만드는 방법
• Java 가 제공하는 clone() 메서드를 사용하여 구현할 수 있고, Cloneable 인터페이스 를 implements 하면 해당 메서드를 override 할 수 있다

장점

• 복잡한 객체를 만드는 과정을 숨길 수 있다
• 기존 객체를 복제하는 과정이 새 인스턴스를 만드는 것보다 비용(시간 또는 메모리)적인 면에서 효율적일 수도 있다
• 추상적인 타입을 리턴할 수 있다

단점

• 복잡한 객체를 만드는 과정 자체가 복잡할 수 있다. (특히, 순환 참조가 있는 경우)

프로토타입 패턴 4부 - 자바와 스프링에서 찾아보는 패턴

• 실무에서 어떻게 쓰이나?

Java Collection 의 clone()

public static void main(String[] args) {
    ...
    ArrayList<Student> students = new ArrayList<>();
    ...
    ArrayList<Student> clone = students.clone();
}

• 위 방법은 변수의 타입에 ArrayList 와 같이 구체 클래스에 의존해야 하기 때문에 자주 쓰이지 않음
• 변수의 타입에 추상적인 타입을 사용하는 이유는 유연성 때문
• 해당 인터페이스의 구현체를 다른 구현체로 쓸 수 있기 때문
• clone() 메서드는 List 인터페이스에서는 제공해주고 있지 않음
• 따라서 일반적으로 Collection 의 내부 오브젝트들을 clone 하기 위해선 아래와 같이 사용함

public static void main(String[] args) {
    ...
    List<Student> students = new ArrayList<>();
    ...
    List<Student> clone = new ArrayList<>(students);
}

• 위 방식은 프로토타입 패턴을 사용하여 clone 하는 방식은 아님

ModelMapper

public static void main(String[] args) {
    GithubRepository repository = new GithubRepository();
    repository.setUser("whiteship");
    repository.setName("live-study");
    GithubIssue githubIssue = new GithubIssue(repository);
    githubIssue.setId(1);
    githubIssue.setTitle("1주차 과제: JVM은 무엇이며 자바 코드는 어떻게 실행하는 것인가.");
    ModelMapper modelMapper = new ModelMapper();
    GithubIssueData githubIssueData = modelMapper.map(githubIssue, GithubIssueData.class);
     ...
}

• ModelMapper 의 작동 원리는 자바의 Reflection 을 이용하여,
• Source 의 데이터를 Target 클래스의 필드에 Mapping 해서 넣어주는 것