Eliot Jang

Eliot Jang

Game Developer

[디자인 패턴] Chapter 4. 팩토리(Factory) 패턴

3 분 소요

01. Factory Method 패턴

Factory Method 패턴

  • Template Method를 변형한 패턴
  • 인스턴스 만드는 방법은 상위 클래스에서 결정하고
  • 인스턴스를 실제로 생성하는 일은 하위 클래스에서 결정한다.
  • ‘구체적인 제품 생성’을 ‘공장’을 통해서 한다.

02. 예제 프로그램

신분증(ID 카드)를 만드는 공장

  • framework 패키지
    • Product / Factory
  • idcard 패키지
    • IDCard / IDCardFactory
  • IDCard 객체를 Main 클래스에서 직접 생산할 수 있다.
  • 그러나, 우리는 Factory Method 패턴을 이용해서,
    • IDCard 객체가 필요하면, IDCardFactory를 통해서 IDCard 제품을 생산하도록 하겠다.
패키지 이름 해설
framework Product 추상 메소드 use만 정의되어 있는 추상 클래스
framework Factory 메소드 create를 구현하고 있는 추상 클래스
idcard IDCard 메소드 use를 구현하고 있는 클래스
idcard IDCardFactory 메소드 createProduct, registerProduct를 구현하고 있는 클래스
Anonymous Main 동작 테스트용 클래스

클래스 다이어그램

해당 클래스를 클릭하여 기능과 코드를 살펴볼 수 있습니다.

Product 클래스

Product 클래스

  • framework 패키지
  • ‘제품’을 표현한 추상 클래스
  • use()의 구현은 하위 클래스에 맡겨짐
package framework;

public abstract class Product {
  public abstract void use();
}
Factory 클래스

Factory 클래스

  • framework 패키지
  • create()
    • Template Method 패턴 사용됨
      • 추상 메소드인 createProduct와 registerProduct를 사용함
    • 제품을 만들고, 등록한 후, 생성된 제품을 반환한다.
  • createProduct() / registerProduct()
    • 하위 클래스에서 구현한다.
    • factory method 역할을 담당한다.
package framework;

public abstract class Factory {
  public final Product create(String owner) {
    Product p = createProduct(owner);
    registerProduct(p);
    return p;
  }
  protected abstract Product createProduct(String owner);
  protected abstract void registerProduct(Product product);
}
IDCard 클래스

IDCard 클래스

  • idcard 패키지
  • Product 클래스의 하위 클래스
  • 상위 클래스의 use() 메소드를 구현함
  • getOwner()를 추가함
package idcard;
import framework.*;

public class IDCard extends Product {
  private String owner;
  IDCard(String owner) {
    System.out.println(owner + "의 카드를 만듭니다.");
    this.owner = owner;
  }
  public void use() {
    System.out.println(owner + "의 카드를 사용합니다");
  }
  public String getOwner() {
    return owner;
  }
}
IDCardFactory 클래스

IDCardFactory 클래스

  • idcard 패키지
  • createProduct와 registerProduct를 구현
  • createProduct()
    • IDCard 제품을 실제로 생성함
    • 어떤 제품을 생산할 지 결정한다
  • registerProduct()
    • IDCard의 소유주를 owners 필드에 추가함(등록함)
package idcard;
import framework.*;
import java.util.*;

public class IDCardFactory extends Factory {
  private List owners = new ArrayList();
  protected Product createProduct(String owner) {
    return new IDCard(owner);
  }
  protected void registerProduct(Product product) {
    owners.add(((IDCard)product).getOwner()));
  }
  public List getOwners() {
    return owners;
  }
}
Main 클래스

Main 클래스

  • framework 패키지와 idcard 패키지를 이용해서 IDCard를 생성해서 사용함
  • 필요한 IDCard 공장을 만들고, IDCard 공장의 create() 메소드를 호출해서 원하는 IDCard 제품을 얻는다.
import framework.*;
import idcard.*;

public class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Factory factory = new IDCardFactory();
    Product card1 = factory.create("홍길동");
    Product card2 = factory.create("이순신");
    Product card3 = factory.create("강감찬");
    card1.use();
    card2.use();
    card3.use();
  }
}

04. Factory Method 패턴에 등장하는 역할

일반적인 클래스 다이어 그램

Product(제품)의 역할

  • 생성된 제품(인스턴스)이 가지고 있어야 할 인터페이스(API)를 결정하는 추상 클래스
  • 구체적인 역할은 하위 클래스인 ConcreteProduct 역할이 결정한다.
  • 예제에서는, Product 클래스가 해당됨

Creator(생산자)의 역할

  • Product 클래스를 생성하는 추상 클래스
  • Creator는 실제 제품을 생성하는 일을 하는 ConcreteCreator 역할에 대해서는 아무것도 모른다.
  • 예제에서는, Factory 클래스가 해당됨

ConcreteProduct(구체적 제품)의 역할

  • 구체적인 제품을 나타내는 클래스
  • 예제에서는, IDCard 클래스가 해당됨

ConcreteCreator(구체적 생산자)의 역할

  • 구체적인 제품을 만드는 클래스
  • 예제에서는, IDCardFactory 클래스가 해당됨

05. 독자의 사고를 넓혀주는 힌트

프레임워크와 구체적인 공장 및 제품을 분리

  • 같은 프레임워크를 이용해서(즉, framework 패키지 수정 없이), 다른 ‘공장’과 다른 ‘제품’을 추가로 정의할 수 있다.
    • 예: TV공장 + TV
  • framework 패키지 안에서는 idcard 패키지를 import 하지 않음
    • Product 클래스나 Factory 클래스 안에서는 IDCard나 IDCardFactory라는 구체적인 클래스 이름이 없음
    • 새로운 클래스를 동일한 framework에서 생성할 경우에도 framework 패키지의 내용을 수정할 필요가 전혀 없음
    • framework 패키지는 idcard 패키지에 의존하고 있지 않음

예: TV공장 + TV

  • Factory와 Product 수정 없이

    다른 종류의 ‘제품’과 ‘공장’을 추가로 만들 수 있다.
    ⇒ Main 클래스(클라이언트)에서는, TV 제품이 필요한 경우,
    TVFactory 객체를 생성한 후에 TVFactory 객체의 create() 메소드를 호출하기만 하면 된다.

각 공장이 어떤 제품을 생산하는지에 대해서 클라이언트는 신경 쓰지 않는다(모른다)

  • 예: IDCardFactory 공장이, IDCard 제품 대신에 IDCard2라는 제품을 생산하도록 바뀌어도, Main 클래스의 코드는 바뀌지 않는다
    • 단지, IDCardFactory 객체를 생성하고, create() 메소드를 호출하기만 하면 된다.

인스턴스 생성 - 메소드 구현 방법

  • Factory 클래스의 createProduct 메소드 구현 방법에는 3가지가 있다.

  • 추상 메소드로 한다.(예제 프로그램의 경우)
  • 디폴트 구현을 준비해 둔다.
    • 하위 클래스에서 구현을 준비하지 않았을 경우에 이 디폴트 구현이 실행된다.
class Factory {
    public Product createProduct(String name) {
	return new Product(name);
    }
}
  • 에러로 처리한다.
    • 디폴트 구현의 내용을 예외로 발생시키는 문장으로 한다.
class Factory {
    public Product createProduct(String name) {
	throw new FactoryMethodRuntimeException();
    }
}

06. Factory Method 패턴과 관련된 패턴

  • Template Method 패턴(3장)
  • Singleton 패턴(5장)
  • Composite 패턴(11장)
  • Iterator 패턴(1장)
    • iterator() 메소드가, Iterator 인스턴스를 생성할 때, Factory Method 패턴을 사용하는 경우가 있다.

07. 요약

제품 생성에 대한 프레임워크와 구체적인 공장 및 제품을 분리해서 구현한다.

  • 제품이 필요한 경우, 클라이언트는 구체적인 공장에 대한 객체를 생성한 후 create 메소드를 호출하기만 하면 된다.

연습문제(각자 공부할 것)

4-1

  • IDCard 클래스의 생성자에 public이 붙어 있지 않은 이유는?

4-2. 프로그램 작성

  • IDCard 제품 생성시 serial 번호를 붙인다.
  • 생상된 IDCard 제품의 owner와 serial 쌍을 저장한다.
    • HashMap 클래스 이용
  • IDCard 생산 방법이 바뀌어도, framework와 클라이언트(Main 클래스)쪽 코드는 변경이 없음에 주목해야 한다.

4-3

  • 추상 클래스 정의 시, 생성자를 선언하면 어떻게 되는가?

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참고