구조 - 복합체 패턴(Composite Pattern)

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

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이미지 출처: https://refactoring.guru/ko/design-patterns/composite

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🖥️ 복합체 패턴(Composite Pattern)이란?

객체들을 트리 구조로 구성하여 단일 객체와 복합 객체를 동일하게 다루도록 하는 구조적 디자인 패턴.

이는 클라이언트가 개별 객체와 복합 객체를 구분하지 않고 일관되게 처리할 수 있도록 설계하여 코드의 유연성과 재사용성을 높임.

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🖥️ 복합체 패턴을 사용하는 이유

💥 객체 계층 구조 처리의 문제점

1. 부분-전체 계층 구조를 표현할 때, 클라이언트는 개별 객체와 복합 객체를 별도로 처리해야 하는 복잡성이 발생함.
2. 새로운 구성 요소를 추가할 때마다 클라이언트 코드를 수정해야 하는 문제가 생김.
3. 객체들의 재귀적 합성을 효과적으로 관리하기 어려움.

ex) 그래픽 편집기에서 점, 선, 사각형 등의 기본 도형과 이러한 도형들의 그룹을 다루는 경우

구성 요소	설명
점 (Dot)	단일 객체로, 좌표를 가짐
선 (Line)	두 개의 점으로 구성된 객체
사각형 (Rectangle)	네 개의 점으로 구성된 객체
그룹 (Group)	여러 개의 점, 선, 사각형 또는 다른 그룹을 포함할 수 있는 복합 객체

✅ 해결방안

위와 같은 문제를 해결하기 위해 복합체 패턴을 사용.

복합체 패턴은 단일 객체와 복합 객체를 동일한 인터페이스로 다루도록 설계하여, 클라이언트 코드의 복잡성을 줄이고 새로운 구성 요소의 추가를 용이하게 함.
이를 통해 객체들의 트리 구조를 재귀적으로 처리할 수 있음.

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🖥️ 복합체 패턴의 구성 요소

구성 요소	설명
Component (컴포넌트)	부분과 전체를 동일하게 다루기 위한 공통 인터페이스 또는 추상 클래스.
Leaf (잎)	하위 요소를 가질 수 없는 개별 객체로, Component 인터페이스를 구현.
Composite (복합체)	하위 요소를 가질 수 있는 복합 객체로, Component 인터페이스를 구현하며, 자식 컴포넌트들을 관리.

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🖥️ 복합체 패턴(Composite Pattern) 예시 코드

C++ 예시

#include <stdio.h>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

//컴포넌트 인터페이스
class Graphic 
{
public:
    virtual void draw() const = 0;
    virtual ~Graphic() {}
};

//원 - Leaf(잎)
class Circle : public Graphic 
{
public:
    void draw() const override 
    {
        printf("원 그리기\n");
    }
};

//사각형 - Leaf(잎)
class Rectangle : public Graphic 
{ 
public:
    void draw() const override 
    {
        printf("사각형 그리기\n");
    }
};

//복합 그래픽 - 복합체(Composite)
class CompositeGraphic : public Graphic 
{
private:
    vector<Graphic*> children;
public:
    void add(Graphic* graphic) 
    {
        children.push_back(graphic);
    }

    void remove(Graphic* graphic) 
    {
        children.erase
        (
            remove(children.begin(), children.end(), graphic), children.end()
        );
    }

    void draw() const override 
    {
        for (const auto& child : children) 
        {
            child->draw();
        }
    }

    ~CompositeGraphic() 
    {
        //메모리 삭제
        for (auto& child : children) 
        {
            delete child;
        }
    }
};

int main() 
{
    //개별 객체 생성
    Graphic* circle = new Circle();
    Graphic* rectangle = new Rectangle();

    //복합 객체 생성
    CompositeGraphic* composite = new CompositeGraphic();
    composite->add(circle);
    composite->add(rectangle);

    //복합 객체를 포함하는 상위 복합 객체 생성
    CompositeGraphic* root = new CompositeGraphic();
    root->add(composite);

    //전체 구조 그리기
    root->draw();

    //메모리 해제
    delete root;

    return 0;
}

출력 결과

원 그리기
사각형 그리기

설명

• Graphic 인터페이스는 draw 메서드를 정의하여 모든 구성 요소가 이를 구현하도록 함.
• Circle과 Rectangle 클래스는 Graphic 인터페이스를 구현한 개별 객체(잎)로, 각각 원과 사각형을 그리는 기능을 제공.
• CompositeGraphic 클래스는 Graphic 인터페이스를 구현한 복합 객체로, 자식 Graphic 객체들을 관리하며, draw 메서드를 호출하면 모든 자식 객체의 draw 메서드를 재귀적으로 호출.
• main 함수에서는 개별 객체와 복합 객체를 생성하고, 복합 객체 내에 다른 복합 객체를 포함시켜 트리 구조를 형성한 후, 최상위 복합 객체의 draw 메서드를 호출하여 전체 구조를 그리며, 마지막에 메모리를 해제.

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출처 :
＊ https://en.wikipedia.org/wiki/Composite_pattern
＊ https://refactoring.guru/ko/design-patterns/composite