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전략 패턴(Strategy Pattern)

Posted by @Haon, July 18, 2024
Java디자인패턴

학습동기

이번 카카오테크 교육과정 실습 미션은 상품 할인 관리 시스템 구현하기 이다. 디자인패턴을 학습하고 코드를 구현하는 것이 요구사항인데, 이 과정에서 전략패턴에 대해 학습하게 되었다. 전략 패턴에 대한 생각의 정교화를 위해 글을 작성해본다.

전략패턴

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전략 패턴이란, 유사한 행위(알고리즘)를 수행하는 여러 전략들에 대해 공통의 인터페이스를 정의해두고, 각각의 구체적인 전략에 대한 클래스로 캡슐화하고, 언제든 동적으로 전략을 교체할 수 있도록하는 디자인패턴이다. 이때 전략이라는 말이 다소 와닿지 않을 수 있는데, 전략을 "알고리즘" 이라고 생각해도 좋다.

우리에게 주어진 특정한 문제를 해결하기 위한 여러 전략(알고리즘) 을 미리 클래스로 설계하여 캡슐화해둔다. 즉, 전략을 클래스로 캡슐화해둔다. 이후 요구사항 및 상황에 따라 유연하게 전략을 교체하는 방식으로 동작한다. 마치 A 에서 B 로 도달하는 알고리즘을 구현할 때 다익스트라 알고리즘으로 구현하기, 크루스칼 알고리즘으로 구현하기, DFS 로 구현하기 등으로 생각하면 쉽다.

전략패턴을 사용하지 않았을 때

백문이불어일타. 코드를 직접 작성하면서 디자인패턴을 이해해보자. 이를위해, 우선 전략패턴을 사용하지 않은 일반적인 코드에 대해 살펴보자.

아래와 같은 NumberConverter 오브젝트가 있다고 해보자. 이 객체는 주어진 숫자를 증폭해주는 변환기 역할을 한다. 1은 10으로, 2는 100으로, 3은 1000으로 변환해준다.

public class NumberConverter {
    private long number;

    NumberGenerator(long number) {
        this.number = number;
    }

    public void generateRandomNumber() {
        if(number == 1) {
            System.out.println("10 으로 변환한다!");
        } else if(number == 2) {
            System.out.println("100 으로 변환한다!");
        } else if(number == 3) {
            System.out.println("1000 으로 변환한다!");
        }
    }
}

위와 같은 컨버터 클래스는 아래와 같이 사용할 수 있다.

NumberConverter one = new NumberConverter(1);
NumberConverter two = new NumberConverter(2);
NumberConverter three = new NumberConverter(3);

one.generateRandomNumber();
two.generateRandomNumber();
three.generateRandomNumber();

하지만 이러한 구조는 어떤 문제점이 있을까? 예를들어 기존의 3가지 변환 규칙 이외에 새로운 전략으로 number 값이 4인 경우에 대해 코드를 작성하려면, 아래와 같이 4에 대한 코드를 추가함으로써, generateRandomNumber() 메소드 내에 변환이 발생한다.

public void generateRandomNumber() {
    if(number == 1) {
        System.out.println("10 으로 변환한다!");
    } else if(number == 2) {
        System.out.println("100 으로 변환한다!");
    } else if(number == 3) {
        System.out.println("1000 으로 변환한다!");
    } else if(number == 4) {
        System.out.println("10000 으로 변환한다!");
    }
}

이러한 구조는 OCP(개방 폐쇄 원칙) 을 위반하는 것이다. 결국 기존 코드에 영향을 주게되었고, 이는 상황에 따라 자칫 서비스 전체에 영향을 미칠 수 있다.

전략패턴을 적용한 경우

전략패턴은 유사 행위(전략) 을 수행하는 단위별로 클래스를 나누어 캡슐화하고, 공통적인 인터페이스로 그룹화한다. 이 경우 "숫자를 변환" 하는 행위가 공통 행위가 될 것이며, 어떻게 숫자를 변환시킬지에 대한 상세 행위가 "전략" 이 된다.

따라서 숫자 변환 결과를 반환하는 generateNumber 메소드를 갖는 NumberGenerateStrategy 인터페이스를 아래와 같이 추상화한다.

public interface NumberGenerateStrategy {
    long generate();
}

다음으로 각 숫자별 세부 전략을 클래스로 캡슐화한다.

public class SmallNumberStrategy implements NumberGenerateStrategy {
    public long generate() {
        return 10;
    }
}

public class MediumNumberStrategy implements NumberGenerateStrategy {
    public long generate() {
        return 100;
    }
}

public class BidNumberStrategy implements NumberGenerateStrategy {
    public long generate() {
        return 100;        
    }
}

기존의 NumberConveter 는 아래와 같이 생성자 주입으로 인터페이스 타입의 전략을 주입받는다. 이로써 NumberConverter 는 상황에 따라 알맞은 전략 구체 클래스를 외부로 부터 주입받아서, 상황에 따라 알맞은 전략을 사용할 수 있다.

public class NumberConverter {
    private NumberGenerateStrategy strategy;

    NumberGenerator(NumberGenerateStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy;
    }

    public void generateRandomNumber() {
        System.out.println(strategy.generate() + " 으로 변환한다!");
    }
}

각 전략을 캡슐화함으로써, 각 전략에 미치는 영향력은 최소화되었다. 또한 NumberConverter 는 적절히 전략 객체를 주입받아 숫자를 변환하면 끝이다.

전략패턴의 사용 효과

코드 문맥이 특정한 구현체가 아닌 인터페이스에 의존한다. 즉, 문맥이 구체 컴포넌트에 의존하지 않고, 역으로 컴포넌트가 읜터페이스에 의존하는 DIP(의존성 역전이 원칙) 를 따르게 된다.

정리

간혹 코드를 짜다보면 매우 비슷한 형태 또는 플로우를 지닌 여러 기능들이 존재할것이다. 즉, 매우 비슷한 로직 또는 형태를 지닌 여러 기능 및 케이스가 존재할때 사용하면 매우 유용한 전략이 될것이다. 또는 기능이 완전히 동일한데 요구사항 및 세부정책에 따라 자그마한 분기처리만 처리해도 좋을 경우에도 활용하면 좋은 패턴이 될것이다.

참고