Template 디자인 패턴: 코드 재사용성을 높이고 일관성을 유지하는 방법

Template Method 패턴은 객체지향 설계에서 제공되는 행동형 패턴 중 하나로, 알고리즘의 구조를 정의하고, 그 세부 구현은 서브클래스에서 정의하는 방식입니다. 즉, 어떤 처리 과정의 전체 흐름을 정의해 두고, 그 세부적인 단계만을 자식 클래스에서 구체화하는 방식으로 동작합니다. 이 패턴은 주로 중복된 코드의 재사용성을 높이고, 알고리즘을 일정하게 유지하기 위해 활용됩니다.

Template Method 패턴의 주요 구성 요소

Template Method 패턴은 주로 두 가지 주요 요소로 나눌 수 있습니다:

1. 추상 클래스(Abstract Class): 알고리즘의 기본 뼈대를 정의합니다. 알고리즘의 흐름을 설정하는 "템플릿 메소드"를 포함하며, 구체적인 단계는 서브클래스에서 구현하도록 되어 있습니다.
2. 구체적인 클래스(Concrete Class): 추상 클래스에서 정의한 템플릿 메소드에 포함된 구체적인 알고리즘 단계를 구현합니다.

Template Method 패턴의 동작 원리

Template Method 패턴에서 가장 중요한 요소는 바로 템플릿 메소드입니다. 이 메소드는 알고리즘의 기본적인 흐름을 정의하고, 특정 단계의 실행을 서브클래스에 위임합니다. 예를 들어, 어떤 데이터를 처리하는 알고리즘에서 '데이터 읽기', '처리', '출력' 단계를 거친다고 할 때, 이 흐름을 템플릿 메소드에서 정의하고, 각 단계별 세부 사항은 서브클래스에서 구현하는 방식입니다.

예시

간단한 예시로, 커피를 만드는 알고리즘을 고려해봅시다. 커피를 만드는 과정은 비슷하지만, 커피의 종류에 따라 세부적인 과정이 달라질 수 있습니다.

abstract class CoffeeTemplate {
    // 템플릿 메소드
    public final void makeCoffee() {
        boilWater();
        brewCoffeeGrinds();
        pourInCup();
        addCondiments();
    }

    // 기본 알고리즘 단계
    public void boilWater() {
        System.out.println("Boiling water");
    }

    public void brewCoffeeGrinds() {
        System.out.println("Brewing coffee grounds");
    }

    public void pourInCup() {
        System.out.println("Pouring coffee into cup");
    }

    // 자식 클래스에서 구현해야 할 부분
    public abstract void addCondiments();
}

class Tea extends CoffeeTemplate {
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("Adding lemon to tea");
    }
}

class Coffee extends CoffeeTemplate {
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("Adding sugar and milk to coffee");
    }
}
        

위 예시에서 makeCoffee() 메소드는 커피를 만드는 기본 흐름을 정의합니다. addCondiments() 메소드는 추상 메소드로, 커피와 차에 따라 다른 양념을 추가하는 세부 구현을 서브클래스에서 담당합니다.

Template Method 패턴의 장점

• 코드 재사용성: 알고리즘의 구조는 상위 클래스에 정의되고, 세부 구현만 자식 클래스에서 수정하므로 코드 중복을 줄일 수 있습니다.
• 일관성 유지: 알고리즘의 구조가 고정되어 있기 때문에, 알고리즘의 흐름이 일관되게 유지됩니다.
• 유연성 제공: 알고리즘의 일부 단계만 수정할 수 있어 유연하게 확장할 수 있습니다.

Template Method 패턴의 단점

• 상속 의존성: 추상 클래스에 의존해야 하므로, 상속 관계가 복잡해질 수 있습니다.
• 세부 구현에 대한 제한: 기본적인 알고리즘은 상위 클래스에 정의되지만, 세부 구현에 대한 유연성이 떨어질 수 있습니다.

사용 시기

Template Method 패턴은 다음과 같은 상황에서 유용하게 사용됩니다:

• 알고리즘의 구조가 거의 비슷하고, 일부 단계만 달라지는 경우.
• 코드의 재사용성을 높이고, 알고리즘 흐름을 일관성 있게 유지하고자 할 때.
• 여러 서브클래스에서 공통된 알고리즘 흐름을 따르되, 세부적인 구현만 달리 하고자 할 때.

결론

Template Method 패턴은 알고리즘의 구조를 상위 클래스에서 정의하고, 세부적인 구현을 자식 클래스에서 다르게 구현할 수 있도록 함으로써 코드의 중복을 줄이고, 알고리즘 흐름을 일관성 있게 유지할 수 있게 해줍니다. 이 패턴은 특히 알고리즘의 구조가 동일하지만, 세부 구현만 다른 경우에 매우 유용하게 사용됩니다.