디자인 패턴 시리즈 3: 추상 팩토리 패턴 (Abstract Factory Pattern)

추상 팩토리 패턴은 객체 생성의 확장된 방식으로, 관련된 객체들을 그룹으로 묶어 생성하는 역할을 한다.
팩토리 메서드 패턴이 개별 객체의 생성 책임을 서브클래스에 위임하는 것과 달리, 추상 팩토리 패턴은 제품군(Product family)을 묶어서 생성한다.

추상 팩토리 패턴의 필요성

어떤 시스템에서 서로 연관된 객체들이 다수 존재할 때, 이 객체들을 생성하는 방식이 복잡해질 수 있다.
또한, 각 제품군 간의 의존성을 유지하면서도 시스템이 확장될 때마다 코드 변경을 최소화하고 싶을 때 추상 팩토리 패턴이 유용하다.

이 패턴은 다양한 제품군이 필요하거나 제품들이 함께 생성되어야 할 때 사용한다.
예를 들어, GUI 라이브러리를 구현할 때 윈도우나 Mac용 버튼, 체크박스 등을 제품군으로 묶어 생성하는 상황에서 적용된다.

추상 팩토리 패턴의 구조

추상 팩토리 패턴은 다음과 같은 구성 요소로 이루어진다:

추상 팩토리(Abstract Factory): 제품군을 생성하는 인터페이스.
구체적인 팩토리(Concrete Factory): 추상 팩토리를 상속하여 제품군을 실제로 생성하는 클래스.
추상 제품(Abstract Product): 제품군의 인터페이스를 정의한 추상 클래스.
구체적인 제품(Concrete Product): 추상 제품을 상속받아 구체적인 제품을 구현한 클래스.

구조 다이어그램

AbstractFactory
   ├─ ConcreteFactoryA
   ├─ ConcreteFactoryB
AbstractProduct1       AbstractProduct2
   ├─ ConcreteProductA1   ├─ ConcreteProductA2
   ├─ ConcreteProductB1   └─ ConcreteProductB2

추상 팩토리 패턴 예시 (Abstract Factory Pattern)

이번 예시는 서로 다른 테마의 UI 요소(Button과 Checkbox)를 생성하는 GUI 프로그램을 개발한다고 가정하자.
여기서 각 테마는 서로 다른 제품군을 나타낸다.

Java로 추상 팩토리 패턴 구현하기

// 추상 제품 인터페이스들
interface Button {
    void click();
}

interface Checkbox {
    void toggle();
}

// 구체적인 제품 클래스들 (윈도우 테마)
class WindowsButton implements Button {
    @Override
    public void click() {
        System.out.println("윈도우 스타일 버튼 클릭");
    }
}

class WindowsCheckbox implements Checkbox {
    @Override
    public void toggle() {
        System.out.println("윈도우 스타일 체크박스 토글");
    }
}

// 구체적인 제품 클래스들 (Mac 테마)
class MacButton implements Button {
    @Override
    public void click() {
        System.out.println("Mac 스타일 버튼 클릭");
    }
}

class MacCheckbox implements Checkbox {
    @Override
    public void toggle() {
        System.out.println("Mac 스타일 체크박스 토글");
    }
}

// 추상 팩토리 인터페이스
interface GUIFactory {
    Button createButton();
    Checkbox createCheckbox();
}

// 구체적인 팩토리 클래스들 (윈도우와 Mac에 맞는 UI 요소 생성)
class WindowsFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new WindowsButton();
    }

    @Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new WindowsCheckbox();
    }
}

class MacFactory implements GUIFactory {
    @Override
    public Button createButton() {
        return new MacButton();
    }

    @Override
    public Checkbox createCheckbox() {
        return new MacCheckbox();
    }
}

// 클라이언트 코드
public class Main {
    private Button button;
    private Checkbox checkbox;

    // 클라이언트는 추상 팩토리만 사용하여 제품을 생성한다.
    public Main(GUIFactory factory) {
        button = factory.createButton();
        checkbox = factory.createCheckbox();
    }

    public void render() {
        button.click();
        checkbox.toggle();
    }

    public static void main(String[] args) {
        // Windows 테마를 선택
        GUIFactory factory = new WindowsFactory();
        Main app = new Main(factory);
        app.render();  // "윈도우 스타일 버튼 클릭" 및 "윈도우 스타일 체크박스 토글" 출력

        // Mac 테마를 선택
        factory = new MacFactory();
        app = new Main(factory);
        app.render();  // "Mac 스타일 버튼 클릭" 및 "Mac 스타일 체크박스 토글" 출력
    }
}

코드 설명

추상 제품 인터페이스: Button과 Checkbox는 제품군의 추상화된 인터페이스이다.
구체적인 제품 클래스: WindowsButton, MacButton과 같은 클래스는 각 플랫폼(윈도우, Mac)에 맞는 구체적인 구현을 제공한다.
추상 팩토리 인터페이스: GUIFactory는 버튼과 체크박스를 생성할 수 있는 인터페이스를 제공한다.
구체적인 팩토리 클래스: WindowsFactory와 MacFactory는 윈도우와 Mac 테마에 맞는 UI 요소를 생성하는 팩토리 클래스이다.
클라이언트: 클라이언트는 구체적인 구현을 알 필요 없이, 팩토리를 통해 제품을 생성하고 사용할 수 있다.

출력 결과

윈도우 스타일 버튼 클릭  
윈도우 스타일 체크박스 토글  
Mac 스타일 버튼 클릭  
Mac 스타일 체크박스 토글  

장점

확장성: 새로운 제품군을 추가할 때, 기존 클라이언트 코드를 수정할 필요 없이 새로운 팩토리 클래스만 추가하면 된다.
일관성 유지: 각 제품군의 객체들이 함께 일관성 있게 생성된다.

단점

복잡성 증가: 시스템이 확장될수록 팩토리와 제품 클래스가 늘어나서 복잡해질 수 있다.
추가적인 코드 요구: 새로운 제품군이나 변형이 추가될 때마다 새로운 팩토리와 제품 클래스를 작성해야 한다.

마무리

추상 팩토리 패턴은 시스템에서 여러 관련된 객체들을 생성해야 할 때 유용하다.
각 제품군을 팩토리로 묶어 관리함으로써 객체 생성의 복잡성을 줄일 수 있고, 새로운 제품군을 쉽게 추가할 수 있다.

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