복합체 패턴 (Composite Pattern)

[KUMA93]

• 복합체 패턴이란 도대체 무엇일까요?
• 오 잘 알고 계시네요. 그렇다면 언제 사용하는게 좋을까요?

[bradbrad97]

[Java][디자인 패턴] 9. 복합체 패턴 (Composite Pattern)

복합체 패턴은 객체 간의 계층적 구조화를 통해 객체를 확장하는 패턴이다. 복합체는 재귀적으로 결합된 계층화된 트리 구조의 객체이다.

복합 객체란?

• 복합 객체는 객체가 또 다른 객체를 포함하는 것
• 복합적인 객체 관계를 복합화 또는 집단화라고 한다.
• 강력한 결합 구조를 가진 상속과 달리 느슨한 결합을 가지고 있으며, 의존체 주입 방식을 사용한다.

복합체 패턴이란?

• 복합채 패턴은 분할 디자인 패턴의 하나이다.
• 복합체 패턴을 이용하면 객체의 상위, 하위 체계를 파악할 수 있고 일대일, 다대일을 처리하는 데도 매우 유용하다. 하나의 객체를 호출하면 서브로 갖고 있는 자식의 객체 메서드를 호출할 수도 있다.

복합체 패턴은 언제 사용하면 좋을까?

트리 모양을 가진 구성 요소들

• 회사와 부서, 팀과 같이 그룹과 해당 그룹에 속한 하위 그룹이 있는 계층(트리) 구조 형태의 관리
• 세트 상품 (다른 세트 상품의 일부가 될 수 있음)
• 회원 관리, 이메일 전송 (그룹으로 묶인 회원을 대상으로 메일을 보낸다)
• 폴더와 파일 구조와 같은 트리 형태
• 파워포인트의 도형 그룹, 여러 도형을 한꺼번에 바꿀 경우

복합체 패턴의 구성 요소

!https://blog.kakaocdn.net/dn/bllXnv/btrvcHDNz4J/N5uyJro0ITwOWbVkJPNcXK/img.png

복합체 패턴 구성요소

• Component
  • 컴포넌트 역할을 수행하는 추상 클래스
  • 노드인 Composite와 마지막 노드인 Leaf에 공통으로 적용된다.
  • Composite와 leaf는 동일한 처리를 위해 Component 추상 클래스를 상속받는다.
• Composite
  • 복합체 패턴은 다른 복합체 패턴을 포함할 수도 있고 마지막 노드가 될 수도 있다
• Leaf
  • 복합체는 계층적 트리 구조로 되어있다
  • 노드의 제일 마지막 객체
• Client
  • 복합체를 호출하는 클래스

복합체 패턴 예제 코드 구조

!https://blog.kakaocdn.net/dn/dJR9ny/btrvhm6f1Gd/XwYsTaxOpoyWpmJbNnLWv0/img.png

복합체 패턴 예제 코드 구조

• Component - Shape 클래스 (Leaf와 Composite에 공통으로 적용할 클래스)
• Composite - ShapeComposite (Shape List를 가지고 그룹 전체에 공통된 연산을 적용할 클래스
• Leaf - Triangle, Circle (Component를 구현하고 있는 공통적인 동작을 수행하는 Leaf 클래스)
• Client - TestCode

복합체 패턴 구조에 해당하는 예시 코드로는, 도형의 색을 변경하고 옮기고 표현하는 공통적인 동작을 수행하는 Shape 인터페이스를 만들고, 각 도형들을 그룹화해서 관리할 수 있는 ShapeComposite 클래스를 통해 객체를 관리해보려 한다.

복합체 패턴 코드

1. Shape 인터페이스

publicinterfaceShape {voiddraw(String fillColor);voidmove(Integer x, Integer y);voidprint();default StringgetDefaultColor() {return "BLUE";    }}

2. Shape 인터페이스를 구현하고 있는 Circle, Triangle 클래스

publicclassCircleimplementsShape {privatefinal Point point;private String color;publicCircle() {this.point =new Point();this.color = getDefaultColor();    }    @Overridepublicvoiddraw(String fillColor) {this.color = fillColor;    }    @Overridepublicvoidmove(Integer x, Integer y) {        point.move(x, y);    }    @Overridepublicvoidprint() {        System.out.println("[Circle][" + color + "] " + point.toString());    }}

publicclassTriangleimplementsShape {privatefinal Point point;private String color;publicTriangle() {this.point =new Point();this.color = getDefaultColor();    }    @Overridepublicvoiddraw(String fillColor) {this.color = fillColor;    }    @Overridepublicvoidmove(Integer x, Integer y) {        point.move(x, y);    }    @Overridepublicvoidprint() {        System.out.println("[Triangle][" + color + "] " + point.toString());    }}

3. Shape의 좌표 값을 가지고 있는 Point 클래스

publicclassPoint {private Integer x;private Integer y;publicPoint(Integer x, Integer y) {this.x = x;this.y = y;    }publicPoint() {this.x = 0;this.y = 0;    }publicvoidmove(Integer x, Integer y) {this.x =this.x + x;this.y =this.y + y;    }public IntegergetX() {return x;    }public IntegergetY() {return y;    }    @Overridepublic StringtoString() {return "Point{" +                "x=" + x +                ", y=" + y +                '}';    }}

4. Shape들을 그룹화해서 한꺼번에 관리하는 ShapeComposite 클래스

publicclassShapeCompositeimplementsShape {privatefinal List<Shape> shapeList =new ArrayList<>();    @Overridepublicvoiddraw(String fillColor) {for (Shape shape : shapeList) {            shape.draw(fillColor);        }    }    @Overridepublicvoidmove(Integer x, Integer y) {for (Shape shape : shapeList) {            shape.move(x, y);        }    }    @Overridepublicvoidprint() {for (Shape shape : shapeList) {            shape.print();        }    }publicvoidadd(Shape shape) {        shapeList.add(shape);    }publicvoidremove(Shape shape) {        shapeList.remove(shape);    }publicvoidclear() {        System.out.println("clear");        shapeList.clear();    }}

5. ShapeComposite 클래스의 테스트 코드

classShapeCompositeTest {    @Test    @DisplayName("도형을 그리고 한꺼번에 옮긴다")voiddrawShape() {        Shape triangle =new Triangle();        Shape triangle2 =new Triangle();        Shape circle =new Circle();        ShapeComposite shapeComposite =new ShapeComposite();        shapeComposite.add(triangle);        shapeComposite.add(triangle2);        shapeComposite.add(circle);        shapeComposite.print();        shapeComposite.draw("RED");        shapeComposite.print();        shapeComposite.move(1, 1);        shapeComposite.print();        shapeComposite.move(2, -3);        shapeComposite.print();    }}

결과 값

[Triangle][BLUE] Point{x=0, y=0}[Triangle][BLUE] Point{x=0, y=0}[Circle][BLUE] Point{x=0, y=0}[Triangle][RED] Point{x=0, y=0}[Triangle][RED] Point{x=0, y=0}[Circle][RED] Point{x=0, y=0}[Triangle][RED] Point{x=1, y=1}[Triangle][RED] Point{x=1, y=1}[Circle][RED] Point{x=1, y=1}[Triangle][RED] Point{x=3, y=-2}[Triangle][RED] Point{x=3, y=-2}[Circle][RED] Point{x=3, y=-2}

복합체 패턴의 장점과 단점

장점

• 단일 객체와 복합 객체 (그룹)을 동일하게 여기기 때문에 묶어서 연산하거나 관리할 때 편하다
• 객체에 따라 다르게 처리하지 않고 동일하게 취급해야 할 때 사용
• 투명성을 이용해 클라이언트 사용을 단순화할 수 있음. (if문을 사용하지 않고도 Composite와 Leaf를 판단 가능)

단점

• 재귀 호출의 특징 상 트리의 Depth가 길어질수록 라인 단위의 디버깅에 어려움이 생긴다.
• 복합체 패턴은 수평적, 수직적 모든 방향으로 객체를 확장할 수 있으나 수평적 방향으로만 확장하도록 Leaf를 제한한 Composite를 만들기는 어렵다.

[KUMA93]

1. 복합체 패턴이란 도대체 무엇일까요? 복합체 패턴은 객체들을 트리 구조들로 구성한 후, 이러한 구조들과 개별 객체들처럼 작업할 수 있도록 하는 구조 패턴입니다.

2. 오 잘 알고 계시네요. 그렇다면 언제 사용하는게 좋을까요? 핵심 모델이 트리로 표현될 수 있을 때 사용해야 합니다. 복합체 패턴에 의해 정의된 모든 요소들은 공통 인터페이스를 공유하기 때문에 단순 요소들과 복합 요소들을 모두 균일하게 처리하도록 하고 싶을 때 사용하는 것이 좋습니다.

[anuu0916]

https://inpa.tistory.com/entry/GOF-%F0%9F%92%A0-%EB%B3%B5%ED%95%A9%EC%B2%B4Composite-%ED%8C%A8%ED%84%B4-%EC%99%84%EB%B2%BD-%EB%A7%88%EC%8A%A4%ED%84%B0%ED%95%98%EA%B8%B0#%ED%8C%8C%EC%9D%BC_%EB%94%94%EB%A0%89%ED%86%A0%EB%A6%AC_%EC%8B%9C%EC%8A%A4%ED%85%9C_%EA%B5%AC%ED%98%84