디자인 패턴(Design Patterns)

11 Feb 2025 in Study / Design Patterns on Programming, Design patterns

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이미지 출처: https://refactoring.guru/ko/design-patterns/what-is-pattern

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🖥️ 디자인 패턴(Design Patterns)이란?

소프트웨어 설계 시 반복적으로 나타나는 문제에 대한 재사용 가능한 해결책.
이는 특정한 구현이 아닌, 다양한 상황에 적용 가능한 일반적인 설계 템플릿을 제공하여 코드의 유연성과 유지보수성을 향상시킴.

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🖥️ 디자인 패턴을 배우는 이유

💥 소프트웨어 개발에서의 공통 문제점

1. 반복되는 설계 문제: 유사한 문제를 매번 새롭게 해결하려다 보면 비효율적이고 오류가 발생하기 쉬움.
2. 팀원 간의 의사소통 어려움: 개발자마다 문제 해결 방식이 다를 수 있어, 코드 이해와 유지보수에 어려움이 생김.
3. 코드의 유연성 부족: 변경 사항에 대응하기 어려운 경직된 코드 구조는 유지보수 비용을 증가시킴.

✅ 해결 방안
이러한 문제를 해결하기 위해 디자인 패턴을 학습하고 활용하는 것이 중요함.

디자인 패턴은 검증된 설계 방안을 제공하여 코드의 재사용성과 유연성을 높이고,
개발자 간 공통된 언어를 형성하여 의사소통을 원활하게 함.

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🖥️ 디자인 패턴의 분류

분류	설명	예시
생성 패턴	객체 생성과 관련된 패턴으로, 객체 생성 방식을 유연하게 하여 기존 코드를 재사용하고 확장성을 높임.	싱글톤 패턴, 팩토리 메서드 패턴, 추상 팩토리 패턴 등
구조 패턴	클래스나 객체를 조합하여 더 큰 구조를 만드는 패턴으로, 시스템의 구조를 유연하고 효율적으로 설계함.	어댑터 패턴, 브리지 패턴, 복합체 패턴 등
행동 패턴	객체나 클래스 간의 상호작용과 책임 분배와 관련된 패턴으로, 객체 간의 효율적인 소통과 책임 분담을 다룸.	옵서버 패턴, 전략 패턴, 커맨드 패턴 등	h2

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🖥️ 디자인 패턴의 예시

- 싱글톤 패턴(Singleton Pattern)

C++ 예시

#include <stdio.h>

//싱글톤 클래스
class Singleton 
{
private:
    static Singleton* instance;

    // 생성자를 private으로 선언하여 외부에서 인스턴스 생성 불가
    Singleton() 
    {
        printf("- Singleton 인스턴스 생성\n");
    }

public:
    //인스턴스에 접근하는 정적 메서드
    static Singleton* getInstance() 
    {
        if (instance == nullptr) 
        {
            instance = new Singleton();
        }

        return instance;
    }

    //소멸자
    ~Singleton() 
    {
        printf("- Singleton 인스턴스 소멸\n");
    }

    //예시 메서드
    void doSomething() 
    {
        printf("- Singleton 인스턴스의 메서드 호출\n");
    }
};

//정적 멤버 변수 초기화
Singleton* Singleton::instance = nullptr;

int main() 
{
    //싱글톤 인스턴스에 접근하여 메서드 호출
    Singleton* s1 = Singleton::getInstance();
    s1->doSomething();

    //동일한 인스턴스인지 확인
    Singleton* s2 = Singleton::getInstance();
    
    if (s1 == s2) 
    {
        printf("- s1과 s2는 동일한 인스턴스.\n");
    }

    // 프로그램 종료 시 메모리 해제
    delete s1;
    
    //// s2를 delete하지 않는 이유? - s1과 s2는 동일한 인스턴스이므로 중복 해제 방지

    return 0;
}

출력 결과

- Singleton 인스턴스 생성
- Singleton 인스턴스의 메서드 호출
- s1과 s2는 동일한 인스턴스.
- Singleton 인스턴스 소멸

설명

• Singleton 클래스는 자신의 유일한 인스턴스를 가리키는 정적 포인터 instance를 가짐.
• 생성자를 private으로 선언하여 외부에서 직접 인스턴스를 생성하지 못하도록 제한.
• getInstance 정적 메서드를 통해 유일한 인스턴스에 접근하며, 최초 호출 시 인스턴스를 생성하고 이후에는 생성된 인스턴스를 반환.
• main 함수에서 getInstance를 통해 얻은 두 개의 포인터 s1과 s2는 동일한 인스턴스를 가리킴을 확인.
• 프로그램 종료 전에 delete를 통해 동적으로 할당된 메모리를 해제하여 메모리 누수 방지.

💥주의!
멀티스레드 환경에서는 getInstance 메서드가 동시에 호출될 수 있음.
→ 인스턴스 생성 부분에 대한 동기화 처리가 필요.

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