[디자인 패턴] 구조 패턴 - 플라이웨이트 패턴 (Flyweight Pattern)

(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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✔️ 플라이웨이트 패턴 이란 (Flyweight Patterns)

flyweight 는 가볍다는 뜻을 가지고 있습니다.

• 플라이웨이트 패턴은, 객체를 가볍게 만들어 메모리 사용을 줄인다는 목적을 가지는 패턴입니다.
• 플라이웨이트 패턴은, 자주 변하는 속성과 변하지 않는 속성을 분리하고 재사용하여 메모리 사용을 줄이는 구조를 설계하는 패턴입니다.
• 주로 굉장히 많은 인스턴스를 가지고 있는 어플리케이션에 사용되는 패턴입니다.
• 인스턴스가 많으면 메모리를 많이 잡게되고 OOM 즉, Out Of Memory 문제가 발생할 수 있기에 이를 예방하기 위한 패턴입니다.

플라이웨이트

→ 요점은 메모리를 줄이는 것인데, 주로 캐싱을 사용합니다.

 

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✔️ 플라이웨이트 패턴 예시

• 플라이웨이트에서 중요한것은 변하지 않는 속성을 분리하는 것. 입니다.
• 아래 처럼 Character 라는 객체에, font 의 종류와 사이즈가 똑같은게 종종 사용된다고 느껴져 미리 만들어 (캐싱) 메모리를 아끼고 싶다! 
• 는 생각이 든다면 플라이웨이트 패턴을 적용하기 좋은 상태입니다.

 

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Character c1 = new Character('h', "white", "Nanum", 12);
        Character c2 = new Character('e', "white", "Nanum", 12);
        Character c3 = new Character('l', "white", "Nanum", 12);
        Character c4 = new Character('l', "white", "Nanum", 12);
        Character c5 = new Character('o', "white", "Nanum", 12);
    }
}

public class Character {

    private char value;
    private String color;
    private String fontFamily;
    private int fontSize;

    public Character(char value, String color, String fontFamily, int fontSize) {
        this.value = value;
        this.color = color;
        this.fontFamily = fontFamily;
        this.fontSize = fontSize;
    }
}

↓

 

플라이웨이트 패턴 적용

• 아래처럼 우선 Font 에 대한 정보를 객체로 추출했습니다.
• 이제 중요한 것은 캐싱이겠죠

//자주 바뀌는 객체와 안바뀌는 객체를 판단하는게 중요함
public class Character {

    private char value;
    private String color;
    private Font font;

    public Character(char value, String color, Font font) {
        this.value = value;
        this.color = color;
        this.font = font;
    }
}


/**
 *   flyweight 객체
 *  flyweight 객체는 불변한 객체이야 한다. → 변하지 않는 객체로 판단해서 flyweight 객체로 빼서 모든 곳에서 공유하기 때문에 불변해야함
 */
public final class Font {
    private final String family;
    private final int size;

    public Font(String family, int size) {
        this.family = family;
        this.size = size;
    }
}

 

플라이웨이트 캐싱 - 팩토리

• 팩토리라 이야기하지만, 캐싱의 방법이야 저는 어떻게 구현하든 상관없다는 생각이 들었습니다.
• 강의 예제에서는, 마치 데이터베이스인 것 처럼 Map 을 이용하여 우선 사용하고자 하는 폰트가 Map 에 존재하면 꺼내서 같은 객체를 추출하고, 
• 없다면 생성해 Map 에 저장후 생성한 객체를 반환해 주었습니다.

/**
 *  flyweight factory
 *
 *  flyweight 갹체를 캐싱해서 가져오는 역할
 */
public class FontFactory {

    Map<String, Font> cache = new HashMap<>();

    public Font getFont(String font) {
        if (cache.containsKey(font)) {
            return cache.get(font);
        }

        String split[] = font.split(":");
        Font newFont = new Font(split[0], Integer.parseInt(split[1]));

        cache.put(font, newFont);
        return newFont;
    }
}

 

플라이웨이트 캐싱 -  클라이언트

• 이렇게 된다면 클라이언트에서 Font 는 항상 캐싱처리를 하고있는 FontFactory를 통해 불러오고
• 아래의 예시에서는 나눔 - 12 size 의 font 를 처음 호출할때만 생성하고 이후에는 계속 같은 객체를 반환해서 메모리를 아낄 수 있겠죠

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        FontFactory fontFactory = new FontFactory();

        Character c1 = new Character('h', "white", fontFactory.getFont("nanum:12"));
        Character c2 = new Character('e', "white", fontFactory.getFont("nanum:12"));
        Character c3 = new Character('l', "white", fontFactory.getFont("nanum:12"));
    }
}

 

📌 플라이웨이트 주의할 점

• 위에서 의아한함을 느꼈을 수 도 있지만, 캐싱 후 같은 객체를 넘겨주기 때문에 이 Flyweight 로 추출한 객체는 불변해야합니다.
• 불변 객체가 아니라면, 어디서 어떻게 데이터가 변경이 일어나는지 도저히 알 수 없고 참조하고 있는 모든 부분에서의 데이터가 어그러지기 때문입니다.
• 위에서 Font 객체를 final 로 정의한 이유입니다. 

public final class Font {
    private final String family;
    private final int size;

    public Font(String family, int size) {
        this.family = family;
        this.size = size;
    }
}

 

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✔️ JAVA 에서의 플라이웨이트 예시

1) Java Integer -valueOf

• JAVA Integer 참조 객체에서 valueOf 메소드에서 캐싱을 사용하고 있습니다.
• 일종의 플라이웨트 패턴이죠

Integer valueOf

 

📌 따라서 캐싱이 되어있는 128까지의 정수는 호출시 같은 객체를 반환해 == 연산에 같은 주소를 반환하는 같은 레퍼런스이기 때문에 true 지만 129부터는 false 가 됩니다.

//true
@Test
void test() {
    Integer a = Integer.valueOf(100);
    Integer b = Integer.valueOf(100);

    System.out.println("a = b " + (a == b)) ;
}

//false
@Test
void test() {
	Integer a = Integer.valueOf(129);
    Integer b = Integer.valueOf(129);

    System.out.println("a = b " + (a == b)) ;
}

 

 

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2) String Context Pool

다른 언어에서는 모르겠지만, Java의 String 은 다른 Reference Type 들과 다르게 Context Pool 을 이용하는 독특한 특징을 가집니다.

참고! → [Java/클린 코딩 (with OOP)] - 5. JAVA 기본 타입 vs 참조 타입 (with 래퍼클래스를 사용해야할 때) ➡️ Integer(Wrapper Class) 보다 int(기본 타입)

 

 

 

이상 플라이웨이트 패턴 끝입니다!