[디자인패턴] 템플릿 메소드 패턴 (Template Method Pattern)

💡 템플릿 메소드 패턴 (template method pattern)
메소드에서 알고리즘의 골격을 정의한다.
알고리즘의 여러 단계 중 일부는 서브클래스에서 구현할 수 있다.
템플릿 메소드를 이용하면 알고리즘의 구조는 그대로 유지하면서 서브클래스에서 특정 단계를 재정의할 수 있다.

 

예제)  커피와 티의 추출 과정

커피 추출 과정	티 추출 과정
1. 물을 끓인다. 2. 커피를 우려낸다. 3. 컵에 따른다. 4. 설탕 및 우유를 첨가한다.	1. 물을 끓인다. 2. 티를 우려낸다. 3. 컵에 따른다. 4. 레몬을 첨가한다

일련의 과정이 거의 동일하다. 차이가 있는 부분만 강조 표시 해보았다.

공통되는 부분을 추상화 (abstract) 시켜 클래스를 만들어 보자.

// 추상클래스 (abstract)
public abstract class CaffeineBeverage {
    final void prepareRecipe() {
        boilWater();	  // 1. 물을 끓인다.
        brew();		  // 2. 끓는 물에 우려낸다.
        pourInCup(); 	  // 3. 컵에 따른다.
        addCondiments();  // 4. 향신료를 첨가한다.
    }

    // 변하는 부분은 각 클래스에서 재정의한다.
    abstract void brew();
    abstract void addCondiments();

    void boilWater() {
        System.out.println("물을 끓인다.");
    }

    void pourInCup() {
        System.out.println("컵에 따른다.");
    }
}

위 추상클래스를 확장하여 Coffee, Tea 클래스를 생성한다.

// Coffee 클래스
public class Coffee extends CaffeineBeverage {
    @Override
    public void brew() {
        System.out.println("커피를 추출한다.");
    }
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("설탕, 우유를 첨가한다.");
    }
}

// Tea 클래스
public class Tea extends CaffeineBeverage {
    @Override
    public void brew() {
        System.out.println("티를 우려낸다.");
    }
    @Override
    public void addCondiments() {
        System.out.println("레몬을 첨가한다.");
    }
}

출력해보기

public class CaffeineBeverageTest {

    @Test
    void coffeeBrew() {
        CaffeineBeverage coffee = new Coffee();
        coffee.prepareRecipe();
    }

    @Test
    void teaBrew() {
        CaffeineBeverage tea = new Tea();
        tea.prepareRecipe();
    }
}

출력결과

1. coffeeBrew() 출력
물을 끓인다.
커피를 추출한다.
컵에 따른다.
설탕, 우유를 첨가한다.

2. teaBrew() 출력
물을 끓인다.
티를 우려낸다.
컵에 따른다.
레몬을 첨가한다.

Template Method 로 얻을 수 있었던 것

변하는 것과 변하지 않는 것을 분리할 수 있다.

1. CaffeineBevarage 클래스에서 작업을 처리, 알고리즘을 독점한다.
2. CaffeineBevarage 덕분에 서브클래스에서 코드가 재사용 가능하다.
3. 알고리즘이 템플릿 하나에 존재하므로 한 부분만 고치면 된다.
4. 다른 음료도 쉽게 추가가능한 Framework를 제공한다.
5. 알고리즘은 템플릿에 존재하며, 서브클래스에서는 구현만 한다.

Template Method와 Hook

후크(hooks)란, 추상클래스에서 선언되는 메소드이긴 하지만 기본적인 내용만 구현되어 있거나 아무 코드도 들어있지 않은 메소드이다. 서브클래스는 오버라이드하여 다양한 위치에 알고리즘을 적용할 수 있게 해준다.

// 추상클래스에 hook 추가
public abstract class CaffeinBeverage {
    final void prepareRecipe() {
        boilWater();
        brew();
        pourInCup();
        // hook
        if(customerWantsCondiments()){
            addCondiments();
        }
    }
    abstract void brew();
    abstract void addCondiments();
	
    void boilWater() {
        System.out.println("물을 끓인다.");
    }
    void pourInCup() {
        System.out.println("컵에 따른다.");
    }
	
    // 이 메소드는 서브클래스에서 필요에따라 오버라이드하여 사용가능
    boolean customerWantsCondiments() {
        // hook : 아무것도 정의되있지 않고 필요에따라 사용 가능
        return true;
    }
}

할리우드 원칙과 템플릿 메소드 패턴

📌 할리우드 원칙
먼저 연락하지 마세요. 저희가 연락드리겠습니다.

템플릿 메소드 패턴은, 의존성 부패(dependency rot)를 방지할 수 있다.

의존성 부패란?
어떤 고수준 구성요소가 저수준 구성요소에 의존하고, 그 저수준 구성요소는 다시 고수준 구성요소에 의존하고, 그 고수준 구성요소는 다시 또 다른 구성요소에 의존하고... 이렇게 의존성이 복잡하게 꼬인 상태를 말한다.

할리우드 원칙은 저수준 구성요소에서 시스템에 접속 할 수 있지만, 언제 어떤식으로 그 구성요소를 사용할지는 고수준 구성요소에서 결정하게 된다. 즉, 저수준 구성요소는 컴퓨테이션에 참여할 수는 있지만 절대 고수준 구성요소를 직접 호출하면 안된다는 것이다.

UML Class Diagram

GOF 디자인 패턴의 정의

템플릿 메소드 디자인 패턴의 목적은 다음과 같습니다.
"작업에서 알고리즘의 골격을 정의하고 일부 단계를 하위 클래스로 연기합니다. 템플릿 메소드를 사용하면 하위 클래스가 알고리즘의 구조를 변경하지 않고도 알고리즘의 특정 단계를 재정의할 수 있습니다."

즉, 부모 클래스에 로직의 구조를 템플릿으로 정의하고, 변경되는 로직은 자식 클래스에 정의하는 것이다.

이로써 자식 클래스가 알고리즘의 전체 구조를 변경하지않고 변경이 되는 특정 로직만 재정의할 수 있다.

상속과 오버라이딩을 이용한 다형성을 활용하는 것이다.  

 

템플릿 메소드 패턴이 가지는 문제

템플릿 메소드 패턴은 상속을 사용한다. 즉, 상속의 단점을 모두 가진다.

자식(하위) 클래스가 부모(상위) 클래스와 컴파일 시점에 강하게 결합되는 문제가 있다. 의존관계에 대한 문제인데, 하위 클래스는 상위 클래스의 기능을 사용하지 않는데도 부모 클래스를 상속 받고 있다.

상속 받는 다는 것은 의존한다는 것을 의미한다. 사용하든 사용하지않든 부모 클래스를 강하게 의존한다.

 

부모 클래스에 사용하지 않는 기능이 있는데도 부모 클래스에 의존하는 것이 좋은 설계일까?

생각해보면 부모 클래스를 수정하면 자식 클래스에도 영향을 끼친다. 사용하지 않는 기능 때문에 영향을 받을 수 있는 것이다. 이는 좋은 설계라 볼 수 없다.

 

또, 상속을 사용하기때문에 별도의 서브 클래스나 익명 내부 클래스를 만들어야 한다는 것이다.

한두개 정도면 괜찮을지 몰라도 그 수가 많다면 매우 복잡해진다.

 

템플릿 메소드 패턴과 비슷한 역할을 하면서 상속의 단점을 제거할 수 있는 디자인 패턴이 전략 패턴 (Strategy Pattern, 스트래티지 패턴) 이다.

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참고
헤드 퍼스트 디자인 패턴 (Head First Design Patterns) - 에릭 프리먼,엘리자베스 롭슨,케이시 시에라,버트 베이츠