디자인패턴 - 데커레이터 패턴(Decorator Pattern)

decoration은 '장식(포장)'이란 뜻이다. 빵집에서 케이크를 만들 때 먼저 둥근 모양의 빵을 만든다. 이 위에 초콜릿을 바르면 초콜릿 케이크가 되고, 치즈를 바르면 치즈 케이크가 된다. 또 생크림을 바르고 과일을 많이 올려놓으면 과일 생크림 케이크가 된다.

 

이처럼 기존에 구현되어 있는 클래스(둥근 모양의 빵)에 그때그때 필요한 기능(초콜릿, 치즈, 생크림)을 추가(장식, 포장)해나가는 설계 패턴을 decorator 패턴이라고 한다. 이것은 기능 확장이 필요할 때 상속의 대안으로 사용한다.

그림에서 decorator 클래스가 기존에 구현되어 있는 클래스(둥근 모양의 빵)에 해당되고, concreteDecorator클래스는 그때그때 필요한 기능(초콜릿, 치즈, 생크림)을 추가(장식, 포장)해나가는 것에 해당된다.

 

카페 음료 가격을 계산하기 위해 우리는 클래스를 설계해야 한다고 하자. 보통 가장 많이 생각할 수 있는 방안이 상속을 이용한 구현이다. 아래와 같이 쉽게 구현할 수 있다.

 

기본적으로 커피를 제조할때 에스프레소를 내리고 해당 에스프레소에 다른 첨가물을 첨가하여 커피를 제조한다. 예를 들어 카페모카는 에스프레소에 우유,초코가 들어가므로 에스프레소 가격(2)+우유,초코(2)로 총 4라는 가격이 책정된다고 생각해보자. 그렇다면 상속을 이용하여 아래와 같이 구현할 수 있다.

 

public abstract class Beverage {
    
    private String description;
    
    public String getDescription() {
        return description;
    }
    
    public void setDescription(String description) {
        this.description = description;
    }
 
    public abstract int cost();
}
 
public class Espresso extends Beverage{
    
    public Espresso() {
        super.setDescription("에스프레쏘");
    }
 
    @Override
    public int cost() {
        return 2;
    }
    
}
 
public class CafeMocha extends Beverage{
    
    public CafeMocha() {
        super.setDescription("카페모카");
    }
    
    @Override
    public int cost() {
        return 2+2;
    }
    
    
}

 

위와 같이 새로운 음료가 추가되었으므로, 새로운 클래스가 추가된다. 만약 휘핑크림이 추가된 카페모카라면? 아래와 같이 추가적인 클래스가 생성되어야 할 것이다.

 

public class CafeMochaWithWhip extends Beverage{
 
    public CafeMochaWithWhip() {
        super.setDescription("카페모카 휘핑크림 추가");
    }
    
    @Override
    public int cost() {
        return 2+2+1;
    }
    
    
}

 

얼핏보면 괜찮은 것 같지만, 만약 음료의 종류가 엄청나게 많고 선택옵션이 엄청나게 많다면? 클래스수는 기하급수적으로 늘어날 것이다. 이것은 역시 디자인 원칙중 OCP를 위반하고 있는 것이다.(개방-폐쇄 원칙)

 

이러한 상황에서 사용하는 디자인 패턴이 데코레이터 패턴이다!

 

public abstract class Beverage {
    
    private String description;
    
    public String getDescription() {
        return description;
    }
    
    public void setDescription(String description) {
        this.description = description;
    }
 
    public abstract int cost();
}

 

데코레이터 패턴은 구성이라는 방법을 사용한다. 즉, 추상 타입을 가지는 데코레이터들 혹은 기본구성 클래스들이어야만 데코레이터를 이용할 수 있다. 왜냐하면 뒤에서 설명하겠지만 데코레이터 역할을 클래스들이 모두 추상타입의 구현체들을 감싸게 되는 구조이기 때문이다. 즉, 위 추상클래스는 기본구성(에스프레쏘) 그리고 데코레이터(선택옵션,모카,휘핑이 들어간 모카 등)들의 타입을 마춰주기 위한 추상타입의 역할을 할 것이다.

 

public class Espresso extends Beverage{
    
    public Espresso() {
        super.setDescription("에스프레쏘");
    }
 
    @Override
    public int cost() {
        return 2;
    }
    
}

 

추상타입의 Beverage를 상속하는 기본구성을 구현한 예제이다. 데코레이터 패턴의 핵심은 기본 구성으로부터 출발하여 이것저것 데코레이터 옵션을 덧붙여나가는 것이다. 즉, 데코레이터 패턴의 시작이 되는 기본구성은 바로 추상타입의 Beverage를 상속받아 구현한다.

 

public abstract class BeverageDecorator extends Beverage {
    
}

 

데코레이터(추가옵션)들이 상속하게 될 추상클래스이다. 데코레이터들의 모든 타입 그리고 기본구성과 데코레이터들의 타입이 동일해야하므로 Beverage를 상속한다. 만약 데코레이터들의 추가적인 행위를 구현하려면 이쪽에 추상메소드로 선언해도 무방할듯하다.

 

public class Mocha extends BeverageDecorator{
 
    private Beverage beverage;
    
    public Mocha(Beverage beverage) {
        this.beverage=beverage;
    }
    
    @Override
    public int cost() {
        return 2+this.beverage.cost();
    }
    
}
 
public class Whipping extends BeverageDecorator{
    
    private Beverage beverage;
    
    public Whipping(Beverage beverage) {
        this.beverage=beverage;
    }
    
    @Override
    public int cost() {
        return 1+this.beverage.cost();
    }
    
}

 

데코레이터 패턴의 핵심인듯하다. 데코레이터 객체들의 구현체이다. 잘보면 기본구성 혹은 데코레이터 객체들을 래핑하기 위해 하나의 인스턴스 변수를 가지고 있다는 것이 핵심이며 기본구성과 동일한 행위(가격계산,cost())를 오버라이드하여 구현하였으며 래핑한 객체의 동일한 행위 메소드를 호출하고 있는 것을 볼 수 있다. 이렇게 기본구성과 데코레이터 객체들의 상위타입을 마춰줌으로써 계속해서 생성자로 객체를 래핑하여 옵션을 추가 할 수 있다.

 

public class DecoratorMain {
 
    public static void main(String[] args) {
        
        Beverage espresso = new Espresso();
        System.out.println("description : "+espresso.getDescription() +" cost : "+espresso.cost());
        
        Beverage mocha = new Mocha(new Espresso());
        mocha.setDescription("카페모카");
        System.out.println("description : "+mocha.getDescription() +" cost : "+mocha.cost());
        
        Beverage mochaWithWhip = new Whipping(new Mocha(new Espresso()));
        mochaWithWhip.setDescription("카페모카 휘핑추가");
        System.out.println("description : "+mochaWithWhip.getDescription() +" cost : "+mochaWithWhip.cost());
        
    }
 
}
 
=>result
description : 에스프레쏘 cost : 2
description : 카페모카 cost : 4
description : 카페모카 휘핑추가 cost : 5
 

 

메인클래스에서 데코레이터 패턴이 적용된 클래스를 사용하고 있는 것을 보니 많이 낯이 익다. 무엇일까? 바로 Java I/O들을 구현할 때, 데코레이터 패턴이 적용되었다! 

 

InputStream is = new BufferedInputStream(new FileInputStream("filepath"));

 

지금까지 간단히 데코레이터 패턴을 다루어보았다.