디자인 패턴 - Abstract Factory 패턴

개요

💡 Java언어로 배우는 디자인 패턴 입문 책을 참고하여 포스팅하였습니다.

Abstract Factory pattern?

예시

1. factory 패키지
Factory 클래스: 추상적인 공장을 나타내는 클래스입니다. Link, Tray, Page를 만듭니다.
Item 클래스: Link와 Tray를 통일적으로 취급하기 위한 클래스입니다.
Link 클래스: (추상적인 부품) HTML과 Link를 나타내는 클래스입니다.
Tray 클래스: (추상적인 부품) Link나 Tray를 모은 클래스입니다.
Page 클래스: (추상적인 제품) HTML의 Page를 나타내는 클래스입니다.

2. listfactory 패키지
ListFactory 클래스: 구체적인 공장을 나타내는 클래스입니다. ListLink, ListTray, ListPage를 만듭니다.
ListLink 클래스: (구체적인 부품) HTML과 Link를 나타내는 클래스입니다.
ListTray 클래스: (구체적인 부품) Link나 Tray를 모은 클래스입니다.
ListPage 클래스: (구체적인 제품) HTML의 Page를 나타내는 클래스입니다.

추상적인 부품

1. Item 클래스

package factory;

public abstract class Item {
	protected String caption;
    public Item(string caption) {
    	this.caption = caption;
    }
    public abstract String makeHTML();
}

• Item 클래스는 Link와 Tray의 상위클래스입니다.

• Link와 Tray를 동일시하기 위한 클래스입니다.

• caption 필드는 이 항목의 목차를 표시합니다.

• makeHTML은 추상 메소드로 하위 클래스에서 구현되도록 합니다.

2. Link 클래스

package factory;

public abstract class Link extends Item {
	protected String url;
    public Link(String caption, String url) {
    	super(caption);
        this.url = url;
    }
}

• List 클래스는 HTML의 하이퍼링크를 추상적으로 표현한 클래스입니다.

• url 필드는 링크되는 곳의 URL을 저장하기 위한 것입니다.

• 상위 클래스의 추상 메소드(makeHTML)가 구현되어 있지 않으므로 Link클래스도 추상 클래스입니다.

3. Tray 클래스

package factory;
import java.util.ArrayList;

public abstract class Tray extends Item {
	protected ArrayList tray = new ArrayList();
    public Tray(String caption) {
    	super(caption);
    }
    public void add(Item item) {
    	tray.add(item);
    }
}

• Tray 클래스는 복수의 Link나 Tray를 모아서 합친 것을 표시한 클래스입니다.

• add 메소드를 사용해 Link와 Tray (item)를 모읍니다.

• 따라서 Link와 Tray의 상위 클래스인 Item을 인수로 갖습니다.

• 상위 클래스인 추상 메소드(makeHTML)가 구현되어 있지 않으므로 Tray클래스도 추상 클래스입니다.

추상적인 제품

Page 클래스

package factory;
import java.io.*;
import java.util.ArrayList;

public abstract class Page {
	protected String title;
    protected String author;
    protected ArrayList content = new ArrayList();
    public Page(String title, String author) {
    	this.title = title;
        this.author = author;
    }
    public void add(Item item) {
    	content.add(item);
    }
    public void output() {
    	try {
        	String filename = title + ".html";
            Writer writer = new FileWriter(filename);
            writer.write(this.makeHTML());
            writer.close();
            System.out.println(filename + "을 작성했습니다.");
        } catch (IOException e) {
        	e.printStackTrace();
        }
    }
    public abstract String makeHTML();
}

• Page 클래스는 HTML 페이지 전체를 추상적으로 표현한 클래스입니다.

• Link나 Tray가 추상적인 부품이라면 Page클래스는 추상적인 제품입니다.

• 페이지에서 add 메소드를 사용하여 Item(Link 혹은 Tray)을 추가합니다.

• output 메소드에서는 makHTML의 메소드를 사용하여 자신의 HTML의 내용을 파일에 기술합니다.

추상적인 공장

Factory 클래스

package factory;

public abstract class Factory {
	public static Factory getFactory(String classname) {
    	Factory factory = null;
        try {
        	factory = (Factory)Class.forName(classname).newInstance();
        } catch (ClassNotFoundException e) {
        	System.err.println("클래스 " + classname + " 이 발견되지 않습니다.");
        } catch (Exception e) {
        	e.printStackTrace();
        }
        return factory;
    }
    public abstract Link createLink(String caption, String url);
    public abstract Tray createTray(String caption);
    public abstract Page createPage(String title, String author);
}

• getFactory 안에서 Class의 forName 메소드를 사용하여 해당 클래스를 동적으로 읽습니다. 이를 newInstance 메소드를 이용해 인스턴스를 하나 작성해줍니다.

• getFactory 메소드의 안에서는 구체적인 공장의 인스턴스를 만들지만 반환값은 추상적인 공장입니다.

• createLink, createTray, createPage 메소드는 추상적인 공장에서 부품 혹은 제품을 작성할 때 이용하는 추상 메소드입니다.

제품 만들기

Main 클래스

import factory.*;

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
    	if (args.length != 1) {
        	System.out.println("Usage: java Main class.name.of.ConcreteFactory");
            System.out.println("Example 1: java Main listfactory.ListFactory");
            System.out.printlnt("Example 2: java Main tablefactory.TableFactory");
            System.exit(0);
        }
        Factory factory = Factory.getFactory(args[0]);

        Link joins = factory.createLink("중앙일보", "http://www.joins.com/");
        Link chosun = factory.createLink("조선일보", "http://www.chosun.com/");

        Link us_yahoo = factory.createLink("Yahoo!", "http://www.yahoo.com/");
        Link kr_yahoo = factory.createLink("Yahoo!Korea", "http://www.yahoo.co.kr/");
        Link excite = factory.createLink("Excite", "http://www.excite.com/");
        Link google = factory.createLink("Yahoo!Korea", "http://www.google.com/");

        Tray traynews = factory.reateTray("신문");
        traynews.add(joins);
        traynews.add(chosun);

        Tray trayyahoo = factory.creaetTray("Yahoo!");
        trayyahoo.add(us_yahoo);
        trayyahoo.add(kr_yahoo);

        Tray traysearch = factory.createTray("검색엔진");
        traysearch.add(trayyahoo);
        traysearch.add(excite);
        traysearch.add(google);

        Page page = factory.createPage("LinkPage", "영진닷컴");
        page.add(traynews);
        page.add(traysearch);
        page.output();
    }
}

• 메인 클래스에서는 추상적인 공장을 사용해 추상적인 부품을 제조하고 추상적인 제품을 조립합니다.

• 메인 크래스에서는 구체적인 부품, 제품, 공장을 전혀 이용하지 않습니다.

• 구체적인 공장의 클래스 이름은 커맨드 라인에서 지정합니다.ex) java Main listfactory.ListFactory

구체적인 공장

ListFactory 클래스

package listffactory;
import factory.*;

public class ListFactory extends Factory {
	public Link createLink(String caption, String url) {
    	return new ListLink(caption, url);
    }
    public Tray createTray(String caption) {
	    return new ListTray(caption);
    }
    public Page createPage(String title, String author) {
    	return new ListPage(title, author);
    }
}

• ListFactory 클래스에서는 Factory 클래스의 추상 메소드인 createLink, createTray, createPage를 구현합니다.

구체적인 부품

ListLink 클래스

package listfactory;
import factory.*;

public class ListLink extends Link {
	public ListLink(String caption, String url) {
    	susper(caption, url);
    }
    public String makeHTML() {
    	return " <li><a href=\"" + url + "\">" + caption + "</a></li>\n";
    }
}

• ListLink 클래스는 Link 클래스의 하위 클래스입니다.

• 따라서 상위 클래스에서 추상 메소드였던 makeHTML을 해당 클래스에서 작성해줍니다.

ListTray 클래스

package listfactory;
import factory.*;
import java.util.Iterator;

public class ListTray extends Tray {
	public ListTray(String caption) {
    	super(caption);
    }
    public String makeHTML() {
    	StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<li>\n");
        buffer.append(caption + "\n");
        buffer.append("<ul>\n");
		Iterator it = tray.iterator();
        while (it.hasNext()) {
        	Item item = (Item)it.next();
            buffer.append(item.makeHTML());
        }
        buffer.append("<\ul>\n");
        buffer.append("<\li>\n");
		return buffer.toString();
    }
}

• makeHTML에서 차례대로 tray array 원소들을 makeHTML 해줍니다.

• 원소들은 모두 Item 형이므로 변수 item의 내용이 실제로 무엇인지 조사할 필요가 없습니다.

구체적인 제품

ListPage 클래스

package listfactory;
import factory.*;
import java.util.Iterator;

public class ListPage extends Page {
	public ListPage(String title, String author) {
    	super(title, author);
    }
    public String makeHTML() {
    	StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<html><head><title>" + title + "</title></head>\n");
        buffer.append("<body>\n");
        buffer.append("<h1> + title + "<\h1>\n");
        buffer.append("<ul>\n");
        Iterator it = content.iterator();
        while (it.hasNext()) {
        	Item item = (Item)it.next();
            buffer.append(item.makeHTML());
        }
        buffer.append("</ul>\n");
        buffer.append("<hr><address>" + author + "</address>");
        buffer.append("</body></html>\n");
        return buffer.toString();
    }
}

• Listpage는 Page클래스의 하위 클래스입니다.

• makeHTML에서 while문 안에 item.makeHTML 메소드를 호출함으로써 ListLink와 ListTray의 makeHTML 메소드가 실행됩니다.

예제 프로그램에 별도의 구체적인 공장 추가하기

구체적인 공장

TableFactory 클래스

package tablefactory;
import factory.*;

public class TableFactory extends Factory {
	public Link createLink(String caption, String url) {
    	return new TableLink(caption, url);
    }
    public Tray createTray(String caption) {
    	return new TableTray(caption);
    }
    public Page createPage(String title, String author) {
    	return new TablePage(title, author);
    }
}

• TableFactory 클래스는 Factory 클래스의 하위 클래스입니다.

• createLink, createTray, createPaged에서는 각각 TableLink, TableTray, TablePage 라는 클래스의 인스턴스를 만듭니다.

구체적인 부품

TableLink 클래스

package tablefactory;
import factory.*;

public class TableLink extends Link {
	public TableLink(String caption, String url) {
    	super(caption, url);
    }
    public String makeHTML() {
    	return "<td><a href=\"" + url + "\">" + caption + "</a></td>\n";
    }
}

• TableLink클래스는 Link 클래스의 하위 클래스입니다.

• makeHTML에서 테이블을 구성하는 태그를 사용하고 있습니다.

TableTray 클래스

package tablefactory;
import factory.*;
import java.util.Iterator;

public class TableTray extends Tray {
	public TableTray(String caption) {
    	super(caption);
    }
    public String makeHTML() {
    	StringBuffer buffer = new StringBuffer();
        buffer.append("<td>");
        buffer.append("<table width=\"100%\" border=\"1\"><tr>");
        buffer.append("<td bgcolor=\"#cccccc\" align=\"center\" colspan=\"" + tray.size() + "\"><b>" + caption + "</b></td>");
        buffer.append("</tr>\n");
        buffer.append("<tr>\n");
        Iterator it = tray.iterator();
        while (it.hasNext()) {
        	Item item = (Item)it.next();
            buffer.append(item.makeHTML());
        }
        buffer.append("<\tr><\table>");
        buffer.append("</td>");
        return buffer.toString();
    }
}

• TableTray 클래스는 Tray 클래스의 하위 클래스입니다.

• makeHTML 메소드에서 Item들을 출력하고 있습니다.

구체적인 제품

TablePage 클래스

Abstract Factory 패턴의 등장인물

1. Abstract Product (추상적인 제품)

• Abstract Product는 Abstract Factory 역할에 의해 만들어지는 추상적인 부품이나 제품의 인터페이스를 결정합니다.

• 예제 프로그램에서는 Link 클래스, Tray 클래스, Page 클래스가 이 역할을 합니다.

1. Abstract Factory (추상적인 공장)

• Abstract Factory는 Abstract Product 역할의 인스턴스를 만들어 내기 위한 인터페이스를 결정합니다.

• 예제 프로그램에서는 Factory 클래스가 이 역할을 합니다.

1. Client

• Client는 Abstract Factory 역할과 Abstract Product 역할의 인터페이스만을 사용해서 주어진 역할을 실행합니다.

• Client는 구체적인 부품이나 제품, 공장에 대해서는 모릅니다.

• 예제 프로그램에서는 Main 클래스가 이 역할을 합니다.

1. Concrete Product (구체적인 제품)

• Concrete Product는 Abstract Product 역할의 인터페이스를 구현합니다.

• 예제 프로그램에서는 ListLink 클래스, ListTray 클래스, ListPage클래스 등이 이 역할을 합니다.

1. Concrete Factory

• Concrete Factory는 Abstract Factory 역할의 인터페이스를 구현합니다.

• 예제 프로그램에서는 ListFactory 클래스 등이 이 역할을 합니다.

더 나아가

구체적인 공장을 새로 추가하는 것은 간단합니다.

부품을 새로 추가하는 것은 곤란합니다.