디자인 패턴 시리즈 18: 복합체 패턴 (Composite Pattern)

복합체 패턴(Composite Pattern)은 구조적 디자인 패턴으로, 객체를 트리 구조로 구성하여 개별 객체와 객체 그룹을 동일하게 취급할 수 있도록 한다.
이를 통해 클라이언트는 단일 객체와 복합 객체를 구별하지 않고 다룰 수 있다.

복합체 패턴의 필요성

소프트웨어 개발에서 개별 요소와 복합 요소를 처리하는 로직이 각각 다르다면 코드 중복과 복잡성이 증가한다.
복합체 패턴을 사용하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다:

  1. 객체 트리 구조 표현: 계층적인 데이터를 구조적으로 표현할 수 있다.
    2.일관성 제공: 단일 객체와 복합 객체를 동일하게 처리할 수 있다.
  2. 유지보수성 향상: 구조 변경 시 영향을 최소화한다.

예시: 파일 시스템

파일 시스템에서 파일과 폴더는 모두 열기, 복사, 삭제 같은 공통 동작을 가진다.
복합체 패턴을 사용하면 파일과 폴더를 동일한 인터페이스로 처리할 수 있다.

복합체 패턴의 구조

  1. Component(구성 요소): 개별 객체와 복합 객체에 공통되는 인터페이스를 정의한다.
  2. Leaf(잎): 단일 객체로, 실제 작업을 수행하는 클래스.
  3. Composite(복합체): 다른 Leaf와 Composite 객체를 포함하는 컨테이너 역할을 하는 클래스.

구조 다이어그램

Component
    ↑
  Composite ←──── Leaf

복합체 패턴 동작 순서

  1. 클라이언트는 Component를 통해 작업을 요청한다.
  2. Leaf는 요청을 직접 처리한다.
  3. Composite는 요청을 자식 객체(Leaf 또는 Composite)로 전달한다.

복합체 패턴 예시

이번 예시에서는 “파일과 폴더의 트리 구조”를 복합체 패턴으로 구현해보겠다.

Java로 복합체 패턴 구현하기

// Component 인터페이스
interface FileSystemComponent {
    void display();
}

// Leaf 클래스
class File implements FileSystemComponent {
    private String name;

    public File(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("파일: " + name);
    }
}

// Composite 클래스
class Folder implements FileSystemComponent {
    private String name;
    private List<FileSystemComponent> components = new ArrayList<>();

    public Folder(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void add(FileSystemComponent component) {
        components.add(component);
    }

    public void remove(FileSystemComponent component) {
        components.remove(component);
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("폴더: " + name);
        for (FileSystemComponent component : components) {
            component.display();
        }
    }
}

// 클라이언트 코드
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FileSystemComponent file1 = new File("문서1.txt");
        FileSystemComponent file2 = new File("문서2.txt");
        FileSystemComponent file3 = new File("이미지.png");

        Folder folder1 = new Folder("문서 폴더");
        folder1.add(file1);
        folder1.add(file2);

        Folder rootFolder = new Folder("루트 폴더");
        rootFolder.add(folder1);
        rootFolder.add(file3);

        // 전체 파일 시스템 출력
        rootFolder.display();
    }
}

코드 설명

  1. FileSystemComponent (Component): 파일과 폴더가 공통적으로 구현해야 할 인터페이스.
  2. File (Leaf): 단일 파일 객체로, 실제 파일 작업을 수행한다.
  3. Folder (Composite): 파일과 폴더를 포함하는 컨테이너 역할을 하는 클래스.
  4. Main (Client): 파일과 폴더를 동일한 방식으로 처리한다.

출력 결과

폴더: 루트 폴더
폴더: 문서 폴더
파일: 문서1.txt
파일: 문서2.txt
파일: 이미지.png

복합체 패턴의 장점

  1. 단순화된 클라이언트 코드: 개별 객체와 복합 객체를 동일하게 처리할 수 있다.
  2. 유연성: 객체 추가 및 삭제가 쉽다.
  3. 트리 구조 표현: 복잡한 계층 구조를 명확하게 표현할 수 있다.

복합체 패턴의 단점

  1. 클래스 설계 복잡성 증가: 클래스 계층이 많아질 수 있다.
  2. 단일 책임 원칙 위반 가능성: Composite 클래스가 너무 많은 책임을 가질 수 있다.

마무리

복합체 패턴(Composite Pattern)은 개별 객체와 복합 객체를 동일하게 처리할 수 있는 강력한 구조적 패턴이다.
특히, 계층적 데이터를 다룰 때 유용하며, 클라이언트 코드를 단순화할 수 있다.

아래 글에서 다른 디자인 패턴들을 확인할 수 있다.
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