[디자인 패턴] 생성패턴 - 프로토타입 패턴 (Prototype Patterns)

(인프런) 코딩으로 학습하는 GoF의 디자인 패턴 - 백기선, 강의를 보고 정리한 글입니다.
코드는 GitHub 에 있습니다

 

#1. 객체 생성 관련 패턴	#2. 구조 관련 패턴		#3. 행동 관련 패턴
싱글톤 패턴 팩토리 메소드 패턴 추상 팩토리 패턴 빌더 패턴 프로토타입 패턴	어댑터 패턴 브릿지 패턴 컴포짓 패턴 데코레이터 패턴	퍼사드 패턴 플라이웨이트 패턴 프록시 패턴	책임 연쇄 패턴 커맨드 패턴 인터프리터 패턴 이터레이터 패턴 중재자 패턴 메멘토 패턴	옵저버 패턴 상태 패턴 전략 패턴 템플릿 메소드 패턴 방문자 패턴

 

 

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✔️ 프로토타입 패턴

• 기존 인스턴스를 복제하여 새로운 인스턴스를 만드는 방법
• 기존의 객체를 응용해서 새로운 객체를 만들 때 유용한 패턴입니다.
  • 📌 기존의 객체를 생성할 때 시간이 오래걸릴 때 유용합니다. 
  • ex) DB 데이터 조회 및 네트워크 요청 후 HTTP 통신을 거친 데이터를 이용해 객체를 생성해야할 때 큰 리소스를 사용하기 때문

 

prototype pattern

→ prototype 인터페이스가 가지는 clone() 메소드를 이용해 객체를 복제해서 사용한다는 개념입니다.

(Java 같은경우 Object.class 에 clone( ) 메소드가 구현되어있습니다.)

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✔️ 프로토타입 패턴 특징

프로토타입의 매커니즘은 매우 단순합니다. 객체를 새롭게 생성하는데 큰 리소스가 드는 객체의 값을 모두 복제해 새로운 인스턴스를 만든는 것이 프로토타입 패턴입니다.
값을 복제하기 때문에 2가지 특징을 만족해야 합니다.

 

1. clone != gitHubIssue → 다른 인스턴스가 새로 만들어지기 때문에 clone 한 객체는 기존 객체와 다른 객체여야 합니다.
2.  clone.equals(githubIssie) = true → 값을 모두 동일하게 복제하기 때문에 equals() 는 true 여야 합니다.

 

public class App {

    public static void main(String[] args) {

        GithubIssue githubIssue = new GithubIssue();
        githubIssue.setId(1);
        githubIssue.setTitle("title");

        //clone
        GithubIssue clone = githubIssue.clone();

        //todo 1. clone != gitHubIssue (다른 인스턴스가 새로 만들어짐)
        //todo 2. clone.equals(githubIssie) = true (값은 같아야함)
    }
}

 

 

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✔️ 프로토타입 패턴 구현하기

프로토타입 패턴은, 기존의 다른 패턴과 다르게 새롭게 구현하지 않고 Java 에서 제공해주는 clone( ) 기능을 그대로 사용해준다고 합니다.

 

Objects.class clone( ) 

• 기본적으로 자바가 제공하는 clone() 메소드를 이용해서 프로토타입 패턴을 구현할 수 있습니다.
• Object.class에서 제공하는 clone() protected 접근제어자로 정의가 되어있기 때문에 clone( ) 을 사용하고자하는 객체에서 재정의해서 사용하여야 합니다.

 

📌 프로토타입 패턴을 적용할 객체

• 먼저 clone() 을 사용할 객체에 Cloneable 인터페이스를 상속받아 clone 메소드를 구현하여야 합니다.
• clone() 은 Object class 의 주석에도 나와있다 싶이 CloneNotSuppretedException 을 체크해주어야만 합니다.

@Setter
@Getter
@EqualsAndHashCode //값비교를 위해 사용
public class GithubIssue implements Cloneable {

    private int id;
    private String title;


	//공변 → Object.class 는 명시적으로 상속받고 있지않아도 객체 생성시 상속을 받음
    @Override
    public GithubIssue clone() {
        try {
            GithubIssue clone = (GithubIssue) super.clone();
            // TODO: copy mutable state here, so the clone can't change the internals of the original
            return clone;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

👏🏻 Object.class를 반환해야할 clone() 메소드가 하위 클래스를 반환하는 공변 상태 입니다.

• → 모든 객체는 Object.class 는 명시적으로 상속받고 있지않아도, 상속을 받음

결과

 

👏🏻 참고

• Object.class 의 clone() 은 얕은 복사(shallow copy) 를 제공합니다.
• 깊은 복사(deep copy)를 하고 싶다면, 자바에서 제공하는 clone( ) 메소드를 그대로 사용하지않고 새로 정의해야 합니다.

 

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✔️ 프로토타입 패턴 장점 및 단점

장점

• 복잡한 객체를 만드는 과정을 숨길 수 있다.
• 기존 객체를 복제하는 과정이 새 인스턴스를 만드는 것보다 비용(시간 또는 메모리)적인 면에서 효율적일 수도 있다.
• 추상적인 타입을 리턴할 수 있다. (clone() 메소드를 커스텀하게 정의할 수 있으므로)

단점

• 복제한 객체를 만드는 과정 자체가(클론의 과정 자체가) 복잡할 수 있다. (특히, 순환 참조가 있는 경우)

 

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✔️ 프로토타입 (Prototype) 패턴 실무에서 어떻게 쓰이나?

 

1. 자바 Object 클래스의 clone 메소드와 Cloneable 인터페이스

• 단순하게 ArrayList 만 보아도 Cloneable을 상속받고 있습니다.
• 그러나, clone() 메소드는 얕은복사를 제공하고, 보통의 경우 아래와 같이 인터페이스를 반환하기 때문에 생성자를 이용해서 객체를 복사하는 방법을 주로 사용합니다. 

//clone 을 사용할 수 있지만 인터페이스를 반환하기위해 생성자 사용
List<GithubIssue> originList = List.of(githubIssue, clone);
List<GithubIssue> cloneList = new ArrayList<>(originList);

 

2. shallow copy와 deep copy

3. ModelMapper 라이브러리