[CS 지식] 디자인패턴. 디자인패턴 정의 & 싱글톤 패턴

디자인 패턴

💡 프로그램을 설계할 때 발생했던 문제점들을 객체 간의 상호 관계 등을 이용하여 해결할 수 있도록 하나의 규약 형태로 만들어 놓은 것

 

• 설계자로 하여금 재사용이 가능한 설계는 선택하고 재사용을 방해하는 설계는 배제하도록 도와줌

• 패턴을 쓰면 이미 만든 시스템의 유지보수나 문서화도 개선할 수 있고 클래스의 명세도 정확하게 할 수 있음

• 객체 간의 상호작용 또는 설계 의도까지 명확하게 정의할 수 있음

디자인 패턴의 카테고리

⭐️	생성 패턴 (Creational Pattern)	구조 패턴 (Structural Pattern)	행동 패턴 (Behavioral Pattern)
카테고리 별 패턴 종류	Singleton Abstract Factory Factory Method Builder Prototype	Adapter Composite Decorator Facade Flyweight Proxy	Command Interpreter Iterator Mediator Memento Observer State Strategy Template Method

싱글톤 패턴 (Single Pattern)

이미지 출처 : https://velog.io/@dolarge/디자인-패턴-Singleton-Pattern

💡 하나의 클래스에 오직 하나의 인스턴스만 가지는 패턴

 

• 하나의 클래스를 기반으로 단 하나의 인스턴스를 만들어 이를 기반으로 로직을 만드는 데 쓰임

• 보통 데이터베이스 연결 모듈에 많이 사용

 

❓ 클래스, 객체, 인스턴스
• 클래스 (Class) : 프로그래밍상 정의되어 있는 데이터와 메서드의 집합
• 객체 (Object) : 인스턴스화를 위해 리턴된 값
• 인스턴스 (Instance) : 생성된 결과물

❓ 모듈과 모듈화
• 모듈 (Module) : 프로그램을 구성하는 시스템을 기능 단위로 독립적인 부분으로 분리한 것
• 모듈화 (Modularization) : 기능적인 분리를 통해서 다른 프로그램을 개발할 때에도 유지보수와 코드 재사용성을 높여 소프트웨어를 설계하는 기법

싱글톤 패턴의 장점

하나의 인스턴스를 만들어 놓고 해당 인스턴스를 다른 모듈들이 공유하며 사용하기 때문에 인스턴스를 생성할 때 드는 비용이 줄어듬

➡️ 사용하기가 쉽고 굉장히 실용적임

싱글톤 패턴의 단점

• TDD (Test Driven Development)를 할 때 걸림돌이 됨

TDD를 할 때 단위 테스트를 주로 하는데 단위 테스트는 테스트가 서로 독립적이어야 하며 테스트를 어떤 순서로든 실행할 수 있어야 함. 하지만 싱글톤 패턴은 미리 생성된 하나의 인스턴스를 기반으로 구현하는 패턴이므로 각 테스트마다 독립적인 인스턴스를 만들기가 어려움

• 모듈 간의 결합을 강하게 만들 수 있음

의존성 주입 (DI, Dependency Injection)을 통해 해결할 수 있음

❓ 의존성 : 종속성 이라고도 하며 A가 B에 의해 의존성이 있다는 것은 B의 변경 사항에 대해 A 또한 변해야 된다는 것을 의미

 

메인 모듈 (main module)이 직접 다른 하위 모듈에 대한 의존성을 주기보다는 중간에 의존성 주입자 (dependency Injector)가 이 부분을 가로채 메인 모듈이 간접 적으로 의존성을 주입하는 방식

✅ 이를 통해 메인 모듈 (상위 모듈)은 하위 모듈에 대한 의존성이 떨어짐 ➡️ 디커플링이 된다고도 함

 

이미지 출처 : https://velog.io/@tiger/CS-싱글톤-패턴-의존성-주입

의존성 주입의 장점

• 모듈들을 쉽게 교체할 수 있는 구조가 되어 테스팅하기 쉽고 마이그레이션하기도 수월함

❓ 마이그레이션 (migration) : 데이터나 소프트웨어를 한 시스템에서 다른 시스템으로 이동하는 것

 

• 구현할 때 추상화 레이어를 넣고 이를 기반으로 구현체를 넣어 주기 때문에 애플리케이션 의존성 방향이 일관되고 애플리케이션을 쉽게 추론할 수 있으며 모듈 간의 관계들이 조금 더 명확해짐

 

의존성 주입의 단점

모듈들이 더욱더 분리되므로 클래스 수가 늘어나 복잡성이 증가될 수 있으며 약간의 런타임 패널티가 생기기도 함

 

의존성 주입 원칙

1. 상위 모듈은 하위 모듈에서 어떠한 것도 가져오지 않아야 함

2. 둘 다 추상화에 의존해야 하며 이때 추상화는 세부 사항에 의존하지 말아야 함

⭐️ 의존성 주입 원칙을 지키면서 만들어야 함 !

자바스크립트의 싱글톤 패턴

자바스크립트에서는 리터럴{ } 또는 new Object로 객체를 생성하게 되면 다른 어떤 객체와도 같지 않기 때문에 이 자체만으로 싱글톤 패턴을 구현할 수 있음

const obj = {
	a: 27
}
const obj2 = {
	a: 27
}

console.log(obj === obj2) // false

➡️ 위 코드에서 볼 수 있듯이 obj와 obj2는 다른 인스턴스를 가짐. 이 또한 new Object 라는 클래스에서 나온 단 하나의 인스턴스니 어느 정도 싱글톤 패턴이라 볼 수 있지만 실제 싱글톤 패턴은 보통 아래와 같은 코드로 구성됨

class Singleton {
	constructor() {
		if(!Singleton.instance) {
			Singelton.instance = this
		}
		return Singleton.instance
	}
	getInstance() {
		return this.instance
	}
}

const a = new Singleton()
const b = new Singleton()
console.log(a === b) // true

✅ Singleton.instance 라는 하나의 인스턴스를 가지는 Singleton 클래스를 구현. 이를 통해 a와 b는 하나의 인스턴스를 가짐

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📌 Reference

📗 Book : 면접을 위한 CS 전공지식 노트

 

디자인 패턴(Design Pattern)이란?

클래스, 객체, 인스턴스

모듈(Module)과 모듈화(Modularization)