[디자인 패턴] 행동 패턴 - 전략 패턴 (Strategy Pattern)

Java/Design Pattern

[디자인 패턴] 행동 패턴 - 전략 패턴 (Strategy Pattern)

민돌v 2023. 4. 21. 09:07

(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

✔️ 전략 패턴 이란 (Strategy Patterns)

여러 알고리듬을 캡슐화하고 상호 교환 가능하게 만드는 패턴.

전략 패턴이란, 어떤 업무를 수행하는 방법이 여러가지일경우, 이 여러 방법 즉 알고리즘(기능)을 캡슐화하여 하나의 인터페이스로 추상화해, 코드를 변경하지 않고 여러기능을 수해하는 패턴입니다.
간단하게 정리하자면, 객체가 할 수 있는 행위들을 각각의 전략(추상의 구현) 으로 만들어 놓고, 동적으로 행위의 수정이 필요한 경우 전략의 변경으로 행위의 수정이 가능하도록 만든 패턴입니다.

→ 컨텍스트에서 사용할 알고리즘을 클라이언트가 선택 (전략을 선택)

✔️ 전략 패턴 예시

전략패턴은, 먼저 특정 기능을 수행하는 여러 방법을 하나의 인스턴스로 추상화 하여 공통적으로 사용할 수 있도록 만듭니다.
그 후, 여러 방법을 전략적으로 수행할 수 있도록 각각을 캡슐화해 기능을 구현합니다.
이후 클라이언트에서 전략을 동적으로 수행할 수 있도록 주입하는 구조 방식을 가집니다.

전략 패턴 적용 전

조건에 따라 같은기능을 여러가지 방법으로 구현한 코드 입니다.

예시는 단순하게 speed 속도(조건)에 따라 다른 기능 구현(전략) 방식을 가집니다.

//클라이언트 코드
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        BlueLightRedLight blueLightRedLight = new BlueLightRedLight(1);
        blueLightRedLight.blueRight();
        blueLightRedLight.redRight();

    }
}

//비지니스 로직 코드
public class BlueLightRedLight {

    private int speed;

    public BlueLightRedLight(int speed) {
        this.speed = speed;
    }

    //조건 (speed)에 따라 상황이 달라지는(기능 - 알고리즘) 코드
    public void blueRight() {
        if (speed == 1) {
            System.out.println("무 궁 화    꽃    이");
        }
        //조금 더 빠르게
        if (speed == 2) {
            System.out.println("무궁화  꽃  이");
        }
        //더 빠르게
        if (speed == 3) {
            System.out.println("무궁화꽃이");
        }
    }

    public void redRight() {
        if (speed == 1) {
            System.out.println("피 었 습 니 다.");
        }
        //조금 더 빠르게
        if (speed == 2) {
            System.out.println("피었습니다.");
        }
        //더 빠르게
        if (speed == 3) {
            System.out.println("피어씀다.");
        }
    }
}

전략패턴 적용

여기에 전략 패턴을 적용하여 조건에 따른 공통된 기능을 추상화하고 구현을 캡슐화하여 전략으로 취해보겠습니다.

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //전략에 따라 어떤 기능을 행할건지 선택하면 됨
        BlueLightRedLight blueLightRedLight = new BlueLightRedLight(new Normal());
        blueLightRedLight.blueRight();
        blueLightRedLight.redRight();
    }
}

//Context Class
public class BlueLightRedLight {

    private SpeedStrategy speed;

    public BlueLightRedLight(SpeedStrategy speed) {
        this.speed = speed;
    }

    //조건 (speed)에 따라 상황이 달라지는(기능 - 알고리즘) 코드
    public void blueRight() {
        speed.blueRight();
    }

    public void redRight() {
        speed.redRight();
    }
}

이렇게 기능(알고리즘) 을 캡슐화하고 추상화함으로써, 클라이언트에서 기능을 전략적으로 선택할 수 있는 구조가 되었습니다.

public interface SpeedStrategy {

    void blueRight();

    void redRight();
}

//speed 가 1일때
public class Normal implements SpeedStrategy{

    @Override
    public void blueRight() {
        System.out.println("무 궁 화    꽃    이");
    }

    @Override
    public void redRight() {
        System.out.println("피 었 습 니 다.");
    }
}

//speed 가 2일때
public class Faster  implements SpeedStrategy{

    @Override
    public void blueRight() {
        System.out.println("무궁화  꽃  이");
    }

    @Override
    public void redRight() {
        System.out.println("피었습니다.");
    }
}

//speed가 3일 때
public class Fastest implements SpeedStrategy{

    @Override
    public void blueRight() {
        System.out.println("무궁화꽃이");
    }

    @Override
    public void redRight() {
        System.out.println("피어씀다.");
    }
}

클라이언트는 여러 구조로 전략패턴을 적용하여 구조를 설계할 수 있습니다.
이는 즉, 클라이언트는 유동적이고 전략적이게 기능을 선택할 수 있는 구조가 되었음을 말합니다.

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        //전략에 따라 어떤 기능을 행할건지 선택하면 됨
        BlueLightRedLight blueLightRedLight = new BlueLightRedLight(new Normal());
        blueLightRedLight.blueRight();
        blueLightRedLight.redRight();

        //매소드 파라미터에서 전략을 매개변수로 받아서 실행해도 됨 → 중요한건 전략을 유연하게 선택한다는 것
        BlueLightRedLight_2 context = new BlueLightRedLight_2();
        context.blueRight(new Normal());
        context.redRight(new Fastest());

        //기능을 추상화했기 때문에 익명함수로 그때의 전략을 구현해서 주입해도 됨 (마치 JAVA Comparator)
        BlueLightRedLight anonymityStrategy = new BlueLightRedLight(new SpeedStrategy() {
            @Override
            public void blueRight() {

            }

            @Override
            public void redRight() {

            }
        });
    }
}

✔️ 전략 패턴 장점, 단점

• 장점

새로운 전략을 추가하더라도 기존 코드를 변경하지 않는다. (OCP)
상속 대신 위임을 사용할 수 있다.
런타임에 전략을 변경할 수 있다.
기능을 호출하는 클라이언트는 내부 로직을 알 필요가 없다 (캡슐화 - 의존성 분리 → 테스트를 작성하기 편한 구조)

• 단점

레이어 구조 복잡도가 증가한다. (파일이 많아져서)
클라이언트 코드가 어떤 전략이 있는지 알아야 한다.

✔️ 전략 패턴과 테스트코드

사소한 부분이지만, next-step 과제에서 테스트코드 작성에 대해 전략패턴을 언급한적이 있음 기록으로 남겨보고자 합니다.

전략패턴을 사용하면 기능을 캡슐화하고 → 더 작게 기능을 분리하기 때문에 테스트 코드를 작성하기 더 쉬운 구조가 됩니다.

1. 전략패턴 적용전

예시는 "0~10 까지 랜덤한 값이 4이상의 값이 나올때 Car 객체는 1의 거리만큼 이동한다." 라는 기능을 수행합니다.
단순하게 랜덤함수를 이용해서 Car 객체내부에서 이동 가능 여부를 판단하는 코드를 먼저 작성해 보았습니다.
이것도 저는,, 나쁘지 않은 코드라고 생각하긴 합니다 - 결국 Car 객체에서 이동의 책임을 가져가게되니까

public class Car {

    private int movementDistance;

    public void go() {
        if (RandomUtil.getNumber() > 4) {
            movementDistance += 1;
        }
    }

    public int getNowMovementResult() {
        return this.movementDistance;
    }
}

랜덤한 값을 내려주는 RandomUtil 함수도 만들어 주었습니다.

@NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PRIVATE)
public class RandomUtil {

    private static final Random random = new Random();

    public static int getNumber() {
        return random.nextInt(10);
    }
}

Test 코드 작성

이제 간단하게 테스트해보고자 하지만 아래와 같은 에러가 발생합니다.
결론은, Random함수는 static 함수이기 때문에 Mockito 만으로는 mocking 할 수 없다입니다.
즉, 결과로만 보았을 때는 Car 객체의 go() 기능이 RandomUtil 클래스에 강한 종속성을 가지고 있다고 볼 수 있습니다.

@Test
@DisplayName("랜덤한 숫자로 나오는 값이 4이상일 경우 차는 이동한다.")
void test() {
    Car car = new Car();

    when(RandomUtil.getNumber()).thenReturn(5);
    car.go();

    assertThat(car.getNowMovementResult()).isEqualTo(1);
}

2. 전략패턴 적용 후

그럼 이제, 이 문제를 해결해봅시다.
문제는 Car 의 go() 기능과 RandomUtil 의 결합도 분리입니다.
지금은 단순하지만, go() 메소드도 어떻게 보면 주요한 비지니스 로직이고 현업에서는 더 중요한 비지니스로직도 이렇게 알게모르게 통제할 수 없는 무엇인가에 강한 종속성을 가질 수도 있겠죠
이를 전략패턴을 사용해서 행위를 추상화하고 기능을 캡슐화하여 결합도를 낮추겠습니다.

1. 먼저 move, 즉 이동한다 라는 공통된 기능을 추상화하였습니다.

2. 그리고 Car 의 이동에 대한 기능을 구현하였습니다. → move 에 대한 캡슐화

public interface MoveStrategy {

    //얼마나 이동할지
    int move();
}

public class CarMove implements MoveStrategy{

    @Override
    public int move() {
        if (RandomUtil.getNumber() > 4) {
            return 1;
        }
        return 0;
    }
}

3. 이렇게 되면, Car는 move 에대한 전략을 외부에서 주입받아 "주입된 거리만큼 - 이동한다" 를 수행합니다.

public class Car {

    private int movementDistance;

    public void go(MoveStrategy strategy) {
        movementDistance += strategy.move();
    }
    
    public int getNowMovementResult() {
        return this.movementDistance;
    }
}

👏🏻 이렇게 함으로써, "랜덤한 숫자 4 이상이 나왔을 때 1만큼 이동한다" 가 아래처럼 책임이 분리가 되어집니다.

Car - 이동한다.
MoveStrategy - 얼마만큼
CarMoveStrategy - 랜덤한 숫자 4이상이 나왔을 때

이로인해 Car 도메인의 비지니스 로직은 Random 함수에 대한 종속성을 가지고 가지 않아 테스트에 유려한 코드가 됩니다.

결국 RandomUtil 에대한 종속성은 전략패턴의 한가지 전략이 가져가긴하지만, 중요한 도메인의 비지니스 로직 자체에 종속되는 것 보다는 났다고 생각합니다.

또한, Car 객체만 보았을 때 객체 자체의 확장성도 전략패턴을 적용함으로써 더 좋아졌다고 생각됩니다.

✔️ 자바와 스프링에서 전략 패턴 예시

• 자바

Comparator

• 스프링

ApplicationContext
PlatformTransactionManager

그럼 전략패턴도 끝!

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