디자인 패턴 시리즈 9: 템플릿 메서드 패턴 (Template Method Pattern)

템플릿 메서드 패턴은 어떤 작업을 처리하는 일련의 과정을 상위 클래스에서 정의하고, 그 과정의 일부를 하위 클래스에서 구체화하는 패턴이다.
즉, 기본적인 작업 흐름은 상위 클래스에서 제공하면서도, 세부적인 부분은 하위 클래스에서 재정의할 수 있게 한다.
이로써 코드 재사용성이 높아지고, 동일한 처리 과정을 가진 다양한 구현이 가능해진다.

템플릿 메서드 패턴의 필요성

템플릿 메서드 패턴은코드 중복을 줄이고, 알고리즘의 구조를 재사용해야 할 때 유용하다.
비슷한 절차를 따르는 여러 클래스가 있다면, 공통된 로직은 상위 클래스에 두고, 차별화된 부분만 하위 클래스에서 구현함으로써 유지보수성을 높일 수 있다.

예시: 보고서 작성 시스템

보고서를 작성하는 과정은 기본적으로 비슷할 수 있지만, 각 보고서의 형식이나 내용은 달라질 수 있다.
예를 들어, PDF 보고서와 HTML 보고서는 작성 흐름은 동일하나, 최종 출력 형식이 다를 것이다.
이처럼 공통의 처리 흐름을 유지하면서 구체적인 부분만 다르게 구현해야 할 때 템플릿 메서드 패턴을 사용할 수 있다.

템플릿 메서드 패턴의 구조

AbstractClass: 템플릿 메서드를 정의하는 상위 클래스이다. 템플릿 메서드는 알고리즘의 골격을 제공하며, 일부는 추상 메서드로 하위 클래스에서 구현한다.
ConcreteClass: AbstractClass에서 정의된 템플릿 메서드를 구체화하여, 각기 다른 세부 사항을 구현하는 하위 클래스들이다.

구조 다이어그램

AbstractClass
   ├─ templateMethod()
   ├─ primitiveOperation1()
   └─ primitiveOperation2()

ConcreteClass1
   └─ primitiveOperation1()
   └─ primitiveOperation2()

ConcreteClass2
   └─ primitiveOperation1()
   └─ primitiveOperation2()

템플릿 메서드 패턴 동작 순서

상위 클래스에서 기본 알고리즘 정의: 상위 클래스는 기본 처리 절차(알고리즘)를 정의하고, 그 과정에서 필요한 일부 메서드를 추상화한다.
하위 클래스에서 구체적인 행동 구현: 하위 클래스는 추상 메서드를 구체적으로 구현하여, 각 클래스마다 다른 세부적인 처리 로직을 제공한다.

템플릿 메서드 패턴 예시 (Template Method Pattern)

이번 예시에서는 보고서 작성 시스템을 구현해보겠다.
보고서를 작성하는 과정은 동일하지만, PDF 형식의 보고서와 HTML 형식의 보고서가 있을 수 있다.
템플릿 메서드 패턴을 사용하여 보고서 작성 과정은 동일하게 유지하면서도, 출력 형식에 따라 각기 다른 보고서를 생성해보겠다.

Java로 템플릿 메서드 패턴 구현하기

// 추상 클래스 (AbstractClass)
abstract class ReportTemplate {
    // 템플릿 메서드: 보고서 작성 과정
    public final void generateReport() {
        gatherData();
        analyzeData();
        formatReport();
        printReport();
    }

    // 데이터 수집: 모든 보고서에 공통
    private void gatherData() {
        System.out.println("데이터를 수집합니다.");
    }

    // 데이터 분석: 모든 보고서에 공통
    private void analyzeData() {
        System.out.println("데이터를 분석합니다.");
    }

    // 보고서 형식 지정: 하위 클래스에서 구현
    protected abstract void formatReport();

    // 보고서 출력: 하위 클래스에서 구현
    protected abstract void printReport();
}

// PDF 보고서 (ConcreteClass)
class PDFReport extends ReportTemplate {
    @Override
    protected void formatReport() {
        System.out.println("PDF 형식으로 보고서를 작성합니다.");
    }

    @Override
    protected void printReport() {
        System.out.println("PDF 보고서를 출력합니다.");
    }
}

// HTML 보고서 (ConcreteClass)
class HTMLReport extends ReportTemplate {
    @Override
    protected void formatReport() {
        System.out.println("HTML 형식으로 보고서를 작성합니다.");
    }

    @Override
    protected void printReport() {
        System.out.println("HTML 보고서를 출력합니다.");
    }
}

// 클라이언트 코드
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ReportTemplate pdfReport = new PDFReport();
        pdfReport.generateReport(); // PDF 보고서 작성

        System.out.println();

        ReportTemplate htmlReport = new HTMLReport();
        htmlReport.generateReport(); // HTML 보고서 작성
    }
}

코드 설명

ReportTemplate (AbstractClass): generateReport() 메서드는 보고서를 작성하는 기본 알고리즘을 제공한다. 데이터 수집과 분석은 공통 로직이므로 상위 클래스에서 구현하고, formatReport()와 printReport()는 각기 다른 보고서 형식에 맞게 하위 클래스에서 구현하도록 했다.
PDFReport (ConcreteClass): PDF 형식의 보고서를 생성하며, formatReport()와 printReport() 메서드를 PDF에 맞게 구현했다.
HTMLReport (ConcreteClass): HTML 형식의 보고서를 생성하며, HTML에 맞는 형식과 출력 로직을 구현했다.

출력 결과

데이터를 수집합니다.
데이터를 분석합니다.
PDF 형식으로 보고서를 작성합니다.
PDF 보고서를 출력합니다.

데이터를 수집합니다.
데이터를 분석합니다.
HTML 형식으로 보고서를 작성합니다.
HTML 보고서를 출력합니다.

템플릿 메서드 패턴의 장점

코드 재사용성: 공통적인 알고리즘 흐름을 상위 클래스에서 정의하고, 중복 코드를 줄일 수 있다.
유연성: 하위 클래스에서 세부 사항을 구현함으로써 유연한 구조를 제공한다. 하위 클래스는 상위 클래스의 템플릿 메서드를 변경하지 않고, 그 과정에서 필요한 메서드만 재정의한다.
알고리즘의 분리: 기본적인 처리 흐름과 세부적인 구현을 분리하여, 변경이 용이하고 가독성이 높아진다.

템플릿 메서드 패턴의 단점

상속을 통한 구현 의존성: 템플릿 메서드 패턴은 상속을 기반으로 하기 때문에, 상속에 의한 의존성이 생길 수 있다.
추상 클래스 설계의 어려움: 상위 클래스에서 정의해야 할 알고리즘의 골격과, 하위 클래스에서 구현해야 할 부분을 명확하게 구분해야 하므로 설계가 까다로울 수 있다.

마무리

템플릿 메서드 패턴은 동일한 처리 절차를 가진 다양한 구현을 제공하고자 할 때 유용한 패턴이다.
알고리즘의 기본 흐름을 상위 클래스에서 제공하고, 하위 클래스는 그 흐름을 따르면서 구체적인 동작만을 재정의함으로써 코드의 유연성과 재사용성을 높일 수 있다.
특히, 공통적인 로직을 많이 사용하는 시스템에서 효과적으로 사용할 수 있다.

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