[디자인 패턴] Chapter 3. 템플릿(Template) 패턴

01. Template Method 패턴

템플릿이란?

• 문자 모양을 따라 구멍에 뚫려있는 얇은 플라스틱 판
• 필기도구의 종류(싸인펜, 연필, 색연필)에 따라 실제로 쓰여지는 문자의 인스턴스가 결정된다.

Template Method 패턴

• 상위 클래스에, 템플릿 역할을 하는 메소드가 정의됨.
  • 그 메소드에서는 추상 메소드들을 호출한다.
  • 상위 클래스의 이 메소드만 보면, 추상 메소드들이 어떻게 호출되는지는 알 수 있다. 하지만, 최종적으로 어떤 처리를 하는지는 모른다.
• 하위 클래스가 추상 메소드를 실제로 구현한다.
  • 다른 하위 클래스가 다른 구현을 하면, 다른 처리가 실행된다.
  • 하위 클래스에서 어떤 구현을 하더라도, 처리의 큰 흐름은 상위 클래스가 결정한대로 이루어진다.
• 상위 클래스에서 처리의 흐름을 결정하고, 하위 클래스에서 구체적인 내용을 결정하는 디자인 패턴

클래스 다이어그램

• AbstractDisplay
  • display() 메소드: 이 안에서 open, print, close 메소드가 사용(호출)된다.
  • open, print, close는 추상 메소드임
  • display()

    메소드를 Template Method라고 한다.

• open, print close 메소드를 실제로 구현하고 있는 것은, CharDisplay와 StringDisplay 클래스이다.

이름	해설
AbstractDisplay	Display 메소드만 구현되어 있는 추상클래스
CharDisplay	open, print, close 메소드를 구현하고 있는 클래스
StringDisplay	open, print, close 메소드를 구현하고 있는 클래스
Main	동작 테스트용 클래스

해당 클래스를 클릭하여 기능과 코드를 살펴볼 수 있습니다.

AbstractDisplay 클래스

AbstractDisplay 클래스 (sample/AbstractDisplay.java)

• display()
  • open 메소드를 호출한다.
  • print 메소드를 5번 호출한다.
  • close 메소드를 호출한다.
• open, print, close 추상 메소드가 실제로 하는 일은, 하위 클래스를 살펴보아야 한다.

public abstract class AbstractDisplay { // 추상 클래스 AbstractDisplay
  public abstract void open(); // 하위 클래스에 구현을 맡기는 추상 메소드(1) open
  public abstract void print(); // 하위 클래스에 구현을 맡기는 추상 메소드(2) print
  public abstract void close(); // 하위 클래스에 구현을 맡기는 추상 메소드 (3) close
  public final void display() { // 추상 클래스에서 구현되고 있는 메소드 display
    open(); // 우선 open하고,
    for (int i=0; i < 5; i++) { // 5번 print를 반복하고,
      print();
    }
    close(); // 마지막으로 close한다. 이것이 display 메소드에서 구현되고 있는 내용.
  }
}

CharDisplay 클래스

CharDisplay 클래스 (sample/CharDisplay.java)

• 상위 클래스인 AbstractDisplay 클래스의 추상 메소드인 open, print, close를 구현함

메소드명	처리
open	문자열 ‘«‘를 표시합니다.
print	생성자에서 제공된 문자 한 개를 표시합니다.
close	문자열 ‘»‘를 표시합니다.

public class CharDisplay extends AbstractDisplay { // CharDisplay는 AbstractDisplay의 하위클래스
  private char ch; // 표시해야 할 문자
  public CharDisplay(char ch) { // 생성자에서 전달된 문자 ch를
    this.ch = ch; // 필드에 기억해 둔다.
  }
  public void open() { // 상위 클래스에서는 추상 메소드였다. 여기에서 오버라이드해서 구현
    System.out.print("<<"); // 개시 문자열 "<<"을 표시한다.
  }
  public void print() { // print 메소드도 여기에서 구현한다. 이것이 display에서 반복해서 호출된다.
    System.out.print(ch); // 필드에 기억해 둔 문자를 1개 표시한다.
  }
  public void close() { // close 메소드도 여기에서 구현.
    System.out.println(">>"); // 종료 문자열 ">>"을 표시.
  }
}

StringDisplay 클래스

StringDisplay 클래스 (sample/StringDisplay.java)

• 상위 클래스인 AbstractDisplay 클래스의 추상 메소드인 open, print, close를 구현함
• string.getBytes().length 문장
  • 문자열의 바이트 개수를 얻는다.
  • string.length()와 어떻게 다른가?
  • string = “안녕하세요.”인 경우
    • string.length() : 6을 반환
    • string.getBytes().length() : 13 을 반환

  getBytes() 메소드 호출 시, 아무 매개변수도 넘겨주지 않으면 현재 플랫폼의 기본 캐릭터 셋으로 디코딩하여 바이트 배열을 생성

  캐릭터 셋을 지정하여 getBytes() 메소드를 사용하면 지정된 캐릭터 셋으로 해당 문자열을 디코딩하여 바이트 배열 생성

메소드명	처리
open	문자열 ‘+—-+’를 표시합니다.
print	생성자에서 제공된 문자열을 ‘｜’와 ‘｜’ 사이에 두어 표시합니다.
close	문자열 ‘+—-+’를 표시합니다.

public class StringDisplay extends AbstractDisplay { // StringDisplay도 AbstractDisplay의 하위 클래스.
  private String string; // 표시해야 할 문자열.
  private int width; // 바이트 단위로 계산한 문자열의 「폭」.
  public StringDisplay(String string) { // 생성자에서 전달된 문자열 string을
    this.string = string; // 필드에 기억.
    this.width = string.getBytes().length; // 그리고 바이트 단위의 폭도 필드에 기억해두고 나중에 사용한다.
  }
  public void print() { // print 메소드는
    System.out.println("|" + string + "|"); // 필드에 기억해 둔 문자열의 전후에 "|"을 붙여서 표시.
  }
  public void close() { // close 메소드는
    printLine(); // open 메소드처럼 printLine 메소드에서 선을 그리고 있다.
  }
  private void printLine() { // open과 close에서 호출된 printLine 메소드이다. private이기 때문에 이 클래스 안에서만 사용된다.
    System.out.print("+"); // 테두리의 모서리를 표현하는 "+" 마크를 표시.
    for (int i=0; i < width; i++) { // width개의 "-"를 표시하고
      System.out.print("-"); // 테두리 선으로 이용한다.
    }
    System.out.println("+"); // 테두리의 모서리를 표현하는 "+" 마크를 표시.
  }
}

Main 클래스

Main 클래스 (sample/Main.java)

• CharDisplay와 StringDisplay의 인스턴스를 생성한 후, display()를 호출한다.
• d1.display() / d2.display() / d3.display()의 실제 동작은, d1, d2, d3 객체가 속한 클래스에서 결정한다.

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    // 'H'를 가진 CharDisplay 인스턴스를 1개 만든다.
    AbstractDisplay d1 = new CharDisplay("H");
    // "Hello, world."를 가진 StringDisplay의 인스턴스를 1개 만든다.
    AbstractDisplay d2 = new StringDisplay("Hello, world.");
    // "안녕하세요."를 가진 StringDisplay의 인스턴스를 1개 만든다.
    AbstractDisplay d3 = new StringDisplay("안녕하세요.");
    d1.display(); // d1, d2, d3 모두 AbstractDisplay의 하위클래스의 인스턴스이기 때문에
    d2.display(); // 상속한 display 메소드를 호출할 수 있다.
    d3.display(); // 실제 동작은 CharDisplay나 StringDisplay에서 결정한다.
  }
}

03. Template Method 패턴에 등장하는 역할

AbstractClass(추상 클래스)의 역할

• 템플릿 메소드 구현
• 템플릿 메소드에서 사용하는 추상 메소드 선언
• 예제에서, AbstractDisplay 클래스가 해당됨

ConcreteClass(구체적 클래스)의 역할

• AbstractClass 역할에서 선언되어 있는 추상 메소드를 구현
• 에제에서, CharDisplay와 StringDisplay 클래스가 해당됨

일반적인 클래스 다이어 그램

교수님의 잠깐 Tip!

추상 클래스와 인터페이스의 차이점은 추상 클래스는 정상적인 메소드들도 가질 수 있는 반면, 인터페이스는 추상클래스만 가질 수 있다.

로직을 공통화할 수 있다

• TemplateMethod 패턴을 이용하지 않은 경우
  

  • templateMethod()가 method1,2,3을 같은 방식(로직)으로 사용하는 경우,
    같은 코드가 ConcreteClass 1,2,3에 반복해서 나타난다.
    ⇒ 로직을 바꾸어야 하는 경우,
    Concrete1,2,3의 모든 templateMethod()를 수정해야 한다.

• TemplateMethod 패턴을 이용한 경우
  

  • templateMethod()가 부모 클래스인 AbstractClass에서 구현됨으로써, 공통된 로직이 한 곳에 집중되어 있다.

05. 관련 패턴

Factory 패턴(4장)
Stratedy 패턴(10장)

06. 보강: 클래스 계층과 추상 클래스

상위 클래스가 하위 클래스에게 요청

• 상위 클래스에 선언된 추상 메소드의 구현을, 하위 클래스에게 요청한다.

추상 클래스의 의의

• 추상 클래스는 인스턴스를 만들 수 없다.
• 메소드의 이름은 추상 클래스인 상위 클래스에서 결정하고, 실제 하는 일은 하위 클래스에서 결정한다.

리스코프의 치환 원칙(LSP) (상속의 일반원칙)

• 소프트웨어공학 교재 p.255 참조
  • 상위 클래스형의 변수에 하위 클래스의 어떠한 인스턴스를 대입해도 작동

      Abstract d1 = new CharDisplay("H");
      Abstract d2 = new StringDisplay("Hello, world");
    

07. 요점

상위 클래스에서 처리의 흐름을 규정하고,
하위 클래스에서 처리의 내용을 구체화하는 패턴

연습문제 (각자 공부할 것)

3-1

• java.io.InputStream 클래스에서 사용되는 TemplateMethod 패턴

3-2

• final 메소드의 의미

3-3

• 메소드 accessibility 문제

3-4

• 추상 클래스와 인터페이스 클래스의 차이점
• 참고: Java 8의 디폴트 메소드 공부할 것!!!