디자인패턴 - 컴포지트 패턴(Composite Pattern)

composite의 의미는 '합성의', '합성물', '혼합 양식'이다. 이를 통해 composite 패턴이 뭔가 합쳐진 형태임을 짐작할 수 있다. 또 composite 패턴의 구성을 보면 일반적인 트리 구조를 하고 있는데, [그림 5-34]처럼 부분-전체의 상속 구조이다. 이와 같이 표현되는 조립 객체를 컴포지트 객체(composite object)라고 한다.

composite 패턴은 사용자가 단일 객체와 복합 객체 모두 동일하게 다루도록 한 것이다. 이런 형태는 재귀적인 구조로서, 마치 파일 구조에서 디렉토리 안에 파일이 존재할 수도 있고, 또 다른 디렉토리(서브 디렉토리)가 존재할 수 있는 것과 같다. 즉 composite 패턴은 그릇(디렉토리)과 내용물(파일)을 동일시해서 재귀적인 구조를 만들기 위한 설계 패턴이다.

 

 

컴포지트 패턴을 가장 잘 설명할 수 있는 예제는 파일과 디렉토리 관계이다. 가장 간단하게 파일과 디렉토리를 구현해보자.

 

public class File {
    
    private String name;
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    
}
 
public class Directory {
    
    private String name;
    private List<File> files;
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public void addFile(File file) {
        if(!files.contains(file)) files.add(file);
        else System.out.println("동일한 파일이 존재합니다.");
    }
    
}

 

위와 같이 구현했다고 생각해보자. 얼핏보면 괜찮은 것 같다. 하지만 만약 디렉토리 밑에 디렉토리를 넣고 싶다면? 어떻게 해야할까? 여기서 생각해보자. 디렉토리 안에는 파일도 들어갈 수 있고 또 다른 디렉토리가 들어갈 수도 있다. 여기서 파일하나가 단수 객체라면 디렉토리는 복수 객체가 될 수 있다. 또한 최상위는 하나의 디렉토리로 이루어지고 그 밑으로 디렉토리 및 파일이 들어간다. 즉, 전체 관계가 하나의 디렉토리이고 그 밑에 부분이 디렉토리 또는 파일이 될 수 있다. 이렇게 단수 혹은 복수를 동일한 인터페이스로 다룰 수 있게 하는 전체-부분관계를 구현할때 가장 유용한 것이 컴포지트 패턴이다. 

 

컴포지트 패턴을 다시 클래스다이어그램으로 나타내면 아래와 같다.

 

 

Component - 구체적인 부분, 즉 Leaf 클래스와 전체에 해당하는 Composite 클래스에 공통 인터페이스를 제공한다.

Leaf - 구체적인 부분 클래스로 Composite 객체의 부품으로 설정한다.

Composite - 전체 클래스로 복수 개의 Component를 갖도록 정의한다. 그러므로 복수 개의 Leaf, 심지어 복수 개의 Composite 객체를 부분으로 가질 수 있다.

 

우리는 맨 처음의 그림과는 다르게 파일 시스템을 설계할 것이다. 파일 시스템은 추상적으로 보면 트리와 같은 구조를 가지고 있다. 즉, Component를 Node로 표현하고 Leaf로 File Composite로 Directory를 표현할 것이다. 바로 구현해보자.

 

public abstract class Node {
    
    private String name;
    private int depth=0;
    
    public Node(String name) {
        this.name=name;
    }
 
    public String getName() {
        return name;
    }
 
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
 
    public int getDepth() {
        return depth;
    }
 
    public void setDepth(int depth) {
        this.depth = depth;
    }
    
    public abstract int getSize();
    public abstract void print();
}
 
public class File extends Node{
    
    private int size;
    
    public File(String name, int size) {
        super(name);
        this.size=size;
    }
 
    @Override
    public int getSize() {
        return this.size;
    }
 
    @Override
    public void print() {
        System.out.println("File - "+getName());
    }
    
}
 
public class Directory extends Node{
    
    private List<Node> nodes = new ArrayList<>();
    
    public Directory(String name) {
        super(name);
    }
    
    public void addNode(Node node) {
        nodes.add(node);
    }
    
    public void removeNode(Node node) {
        nodes.remove(node);
    }
    
    public int getSize() {
        int size = nodes.size();
        System.out.println("Directory size - "+size);
        return size;
    }
    
    public void print() {
        
        for(Node node : nodes) {
            node.print();
        }
        
    }
    
}

 

완벽한 구현은 아니지만 파일 시스템을 컴포지트 패턴으로 구현 가능하다라는 정도만 알자!