아래는 요청하신 형식에 맞춰 디자인 패턴을 요약한 내용입니다.

Design Patterns

소프트웨어 개발에서 자주 발생하는 문제에 대한 검증된 재사용 가능한 해결책

목적

• 공통된 문제에 대한 검증된 최적 해결책 제공

• 생산성, 품질, 유지보수성, 확장성 향상

분류

알겠습니다. 다음은 GoF 디자인 패턴 23가지를 각 패턴별 상세 설명과 함께 일관된 구조로 작성한 내용입니다.
(설명, 구조, 적용 사례, 장점 중심)

✅ Creational Patterns (생성 패턴)

1. Factory Method

설명

• 객체 생성 코드를 상위 클래스에 두고, 실제 생성은 하위 클래스가 결정하도록 위임

구조

• Creator(인터페이스 또는 추상 클래스): factoryMethod() 정의

• ConcreteCreator: factoryMethod() 구현

• Product(생성될 객체 인터페이스)

적용 사례

• 피자 가게에서 종류별 피자 객체 생성

• 문서 편집기에서 문서 타입별 생성

장점

• 객체 생성 로직을 캡슐화

• 유연한 확장성 확보

2. Singleton

설명

• 하나의 클래스 인스턴스만 생성되도록 보장

구조

• private 생성자

• static 인스턴스 변수

• public static getInstance() 메서드

적용 사례

• 애플리케이션 설정 관리자

• 프린터 스풀러

장점

• 인스턴스 제어 일원화

• 자원 절약

3. Prototype

설명

• 기존 인스턴스를 복제(Cloning)하여 새로운 객체 생성

구조

• Prototype 인터페이스: clone() 메서드 정의

• ConcretePrototype: clone() 구현

적용 사례

• 그래픽 툴에서 도형 복제

• 게임 캐릭터 복제

장점

• 복잡한 객체 생성 비용 절감

• 유연한 객체 생성

4. Builder

설명

• 복잡한 객체를 단계별로 생성

구조

• Director: 객체 생성 순서 정의

• Builder: 빌더 인터페이스

• ConcreteBuilder: 빌더 구현

• Product: 생성 결과물

적용 사례

• HTML, PDF, Markdown 문서 생성기

• 차량 조립 시스템

장점

• 동일한 절차로 다양한 결과 생성 가능

• 생성 과정과 결과물 분리

5. Abstract Factory

설명

• 관련된 객체 집합(제품군)을 생성하는 인터페이스 제공

구조

• AbstractFactory: 제품 생성 메서드 정의

• ConcreteFactory: 구체적 제품군 생성

• AbstractProduct/ConcreteProduct: 생성될 객체

적용 사례

• GUI 컴포넌트 세트(윈도우/맥용)

• 게임 아이템 테마 생성

장점

• 제품군 일관성 유지

• 제품군 확장 용이

✅ Structural Patterns (구조 패턴)

6. Adapter

설명

• 호환되지 않는 인터페이스를 변환하여 기존 클래스 재사용 가능하게 하는 패턴

구조

• Target: 클라이언트가 기대하는 인터페이스

• Adaptee: 기존 클래스

• Adapter: Target 인터페이스를 구현하고 Adaptee 호출

적용 사례

• 플러그 어댑터

• 레거시 시스템 API 변환

장점

• 기존 코드 변경 없이 재사용 가능

• 인터페이스 호환성 확보

7. Composite

설명

• 개별 객체와 복합 객체(트리 구조)를 동일하게 다루는 패턴

구조

• Component: 공통 인터페이스

• Leaf: 단일 객체

• Composite: 자식 노드를 관리하는 복합 객체

적용 사례

• 파일 시스템 (파일과 폴더)

• 회사 조직도

장점

• 일관된 방식으로 트리 구조 표현

• 재귀적 구조 지원

8. Bridge

설명

• 추상화와 구현을 분리하여 독립적으로 확장 가능한 구조 제공

구조

• Abstraction: 기능 정의

• Implementor: 구현 인터페이스 정의

• RefinedAbstraction: 구체적 기능 정의

• ConcreteImplementor: 구현 제공

적용 사례

• 리모컨(리모컨 ↔ TV 기능)

• 다양한 UI 테마 적용

장점

• 구현과 추상화 독립적 확장

• 유지보수 용이

9. Decorator

설명

• 객체에 기능을 동적으로 추가하는 패턴

구조

• Component: 공통 인터페이스

• ConcreteComponent: 기본 기능

• Decorator: 기능 추가 인터페이스

• ConcreteDecorator: 구체적 기능 추가

적용 사례

• 그래픽 요소(테두리, 스크롤) 추가

• Java IO 스트림 확장

장점

• 상속 없이 기능 확장

• 유연한 기능 조합 가능

10. Facade

설명

• 복잡한 서브시스템을 간단한 인터페이스로 감싸는 패턴

구조

• Facade: 서브시스템에 대한 단일 진입점 제공

• Subsystem Classes: 실제 기능 제공

적용 사례

• 컴파일러 인터페이스

• 미디어 변환 도구

장점

• 복잡성 숨김

• 서브시스템과 클라이언트 간 결합도 감소

11. Flyweight

설명

• 대량의 객체를 공유하여 메모리 절약

구조

• Flyweight: 공유 객체 인터페이스

• ConcreteFlyweight: 공유 객체 구현

• FlyweightFactory: 객체 생성 및 재사용 관리

적용 사례

• 문자 렌더링 엔진

• 게임 내 다수 캐릭터 관리

장점

• 메모리 절약

• 성능 향상

12. Proxy

설명

• 객체에 대한 접근 제어 또는 대리 실행 제공

구조

• Subject: 공통 인터페이스

• RealSubject: 실제 객체

• Proxy: 접근 제어 및 대리 기능 제공

적용 사례

• 가상 프록시(지연 로딩)

• 원격 프록시(네트워크 객체 대리)

장점

• 접근 제어 용이

• 자원 사용 최적화

✅ Behavioral Patterns (행위 패턴)

13. Template Method

설명

• 알고리즘의 구조를 상위 클래스에서 정의하고, 세부 동작은 하위 클래스에서 구현하도록 위임하는 패턴

구조

• AbstractClass: 알고리즘 뼈대 메서드 정의

• ConcreteClass: 세부 단계 구현

적용 사례

• 게임 루프 프레임워크

• 데이터 처리 파이프라인

장점

• 코드 중복 제거

• 알고리즘 일관성 유지

• 유지보수 용이

14. Observer

설명

• 객체 상태 변화가 있을 때 등록된 모든 객체(옵서버)에게 알림을 보내는 패턴

구조

• Subject: 옵서버 관리 및 알림 메서드 제공

• Observer: 알림을 받을 인터페이스

• ConcreteObserver: 알림 처리 구현

적용 사례

• 이벤트 리스너

• 게시판 구독 시스템

장점

• 상태 변경 자동 알림

• 느슨한 결합

15. Strategy

설명

• 알고리즘을 클래스로 캡슐화하고, 동적으로 교체할 수 있도록 하는 패턴

구조

• Strategy: 알고리즘 인터페이스

• ConcreteStrategy: 알고리즘 구현

• Context: 전략 사용

적용 사례

• 정렬 알고리즘 선택

• 경로 탐색 알고리즘

장점

• 알고리즘 교체 용이

• 클라이언트 코드 단순화

16. Chain of Responsibility

설명

• 여러 객체가 처리 요청을 순차적으로 전달받으며 처리 책임을 연쇄적으로 넘기는 패턴

구조

• Handler: 요청 처리 인터페이스

• ConcreteHandler: 요청 처리 및 다음 처리자 전달

적용 사례

• 고객센터 업무 전가

• UI 이벤트 처리 체인

장점

• 요청 발신자와 수신자 분리

• 처리자 동적 연결 가능

17. Command

설명

• 요청을 객체로 캡슐화하여 요청의 실행, 취소, 저장, 재실행을 가능하게 하는 패턴

구조

• Command: 요청 인터페이스

• ConcreteCommand: 요청 구현

• Invoker: 요청 호출

• Receiver: 요청 처리

적용 사례

• 실행 취소(Undo) 기능

• 작업 큐 시스템

장점

• 요청 캡슐화

• 명령 기록/재실행 가능

18. Mediator

설명

• 객체 간 직접 통신을 제한하고 중앙 집중식 통신 관리자를 두는 패턴

구조

• Mediator: 중재 인터페이스

• ConcreteMediator: 중재 로직 구현

• Colleague: 참가 객체

적용 사례

• 채팅방 메신저

• 항공 교통 관제 시스템

장점

• 객체 간 결합도 감소

• 통신 구조 단순화

19. Memento

설명

• 객체의 상태를 캡슐화하여 나중에 복원할 수 있도록 하는 패턴

구조

• Originator: 상태를 보관하고 복원하는 객체

• Memento: 상태 캡슐

• Caretaker: 상태 저장/복원 관리

적용 사례

• 문서 편집기 상태 저장/복원

• 게임 상태 저장

장점

• 캡슐화 유지

• 상태 관리 용이

20. State

설명

• 객체 상태에 따라 행동을 변경하는 패턴

구조

• State: 상태 인터페이스

• ConcreteState: 상태별 동작 구현

• Context: 상태 관리

적용 사례

• 문서 상태 관리 (초안, 리뷰, 최종본)

• 게임 캐릭터 상태 (이동, 공격, 대기)

장점

• 상태 전이 명확화

• 상태별 행동 관리 용이

21. Visitor

설명

• 객체 구조를 변경하지 않고 새로운 동작을 추가하는 패턴

구조

• Visitor: 방문자 인터페이스

• ConcreteVisitor: 방문 동작 구현

• Element: 방문 대상 인터페이스

• ConcreteElement: 방문 대상 구현

적용 사례

• 문서 렌더링 엔진

• 복합 구조 순회 처리

장점

• 구조 변경 없이 기능 확장 가능

• 코드 분리 및 유지보수 용이

22. Iterator

설명

• 컬렉션 내부 구조를 숨기고 순차적으로 접근하는 기능 제공

구조

• Iterator: 순회 인터페이스

• ConcreteIterator: 순회 구현

• Aggregate: 컬렉션 인터페이스

적용 사례

• 리스트, 배열, 컬렉션 순회

• 데이터베이스 레코드 탐색

장점

• 일관된 순회 제공

• 컬렉션 구조 노출 방지

23. Interpreter

설명

• 언어의 문법을 해석하고 실행하는 엔진 구현 패턴

구조

• AbstractExpression: 해석 인터페이스

• TerminalExpression: 기본 해석 단위

• NonTerminalExpression: 복합 해석 단위

• Context: 해석 상태 저장

적용 사례

• SQL 파서

• 정규 표현식 엔진

장점

• 문법 해석 일관성 유지

• 언어 처리 시스템 구축 가능