컴포지트 패턴(Composite Pattern)

컴포지트 패턴(Composite Pattern)은 구조(Structural) 패턴 중 하나로써 여러 객체를 가진 복합 객체와 단일 객체를 구분 없이 다루고자 할 때 사용하는 패턴이다.

​객체들의 관계를 트리 구조로 구성하여 부분-전체 계층을 표현하는 패턴으로, 사용자가 단일 객체와 복합 객체 모두 동일하게 다루도록 해준다.

​주로 객체들을 계층 구조로 표현할 수 있으며, 클라이언트가 단일 객체와 복합 객체를 구분하지 않고 사용하고자 할 경우 사용하는 디자인 패턴이다.

​

간단하게 PC의 파일과 디렉터리의 계층 구조를 생각하면 이해하기 쉽다. 파일은 자신의 밑에 다른 파일이나 디렉터리를 담을 수 없기 때문에 단일 객체이며, 디렉터리는 자신의 밑에 파일이나 디렉터리를 담을 수 있기 때문에 복합 객체로 표현한다.

​이들을 구분하여 각각 구현하지 말고 추상화를 통해 파일이나 디렉터리를 하나의 공통된 인터페이스로 구현하는 것을 의미한다.

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컴포지트 패턴의 구조는 다음과 같다.

• Component : 단일 객체(Leaf)와 복합 객체(Composite)를 추상화한 공통 인터페이스, operation()은 Leaf와 Composite가 공통적으로 가져야 할 기능
• Leaf : 단일 객체를 표현하는 클래스, 트리의 단말 노드
• Composite : 복합 객체를 표현하는 클래스, 추가적인 기능들을 통해 Component 객체를 관리(Leaf를 담는 그릇 역할)

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​그렇다면 파일과 디렉터리의 구조를 구현하는 예시를 통해 컴포지트 패턴을 이해해보자.

​먼저 컴포지트 패턴을 사용하지 않고 구현해보자. 파일 이름을 가지는 파일 클래스는 간단하게 다음과 같이 구현할 수 있다.

public class File {
	String name;
	
	public File (String name) {
		this.name = name;
	}
}

 

디렉터리 클래스는 파일과 디렉터리를 자식으로 가질 수 있기 때문에 다음과 같이 구현할 수 있다.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Directory {
	String name;
	List<File> files;
	List<Directory> directoryies;
	
	public Directory(String name) {
		this.name = name;
		files = new ArrayList<>();
		directoryies = new ArrayList<>();
	}
	
	public void addFile(File file) {
		files.add(file);
	}
	
	public void addDirectory(Directory directory) {
		directoryies.add(directory);
	}
}

 

Main 클래스는 다음과 같다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Directory root = new Directory("root");
		Directory users = new Directory("users");
		Directory administrator = new Directory("administrator");
		Directory download = new Directory("download");
		File imgA = new File("A.img");
		File imgB = new File("B.img");
		
		root.addDirectory(users);
			users.addDirectory(administrator);
				administrator.addDirectory(download);
					download.addFile(imgA);
					download.addFile(imgB);		
	}
}

이 코드가 우리가 원하는 파일과 디렉터리 구조와 다른 것은 아니다. 하지만 상당히 비효율적인 코드이다.

​첫 번째로 기능을 추가할 때마다 2개의 메서드를 구현해줘야 한다는 단점이 있다. 현재 파일과 디렉터리를 추가하는 메서드를 보면 각각 별도의 메서드로 구현된 것을 확인할 수 있다.

​또한, 메서드가 다양해졌기 때문에 클라이언트는 매번 객체에 적합한 메서드를 찾아서 사용해야 하는 불편함이 존재한다.

​

그렇다면 컴포지트 패턴을 적용시켜 개선시켜보자.

​파일과 디렉터리는 상당히 공통적인 부분이 많다. 공통적인 부분이 많다는 것은 무엇을 의미할까? 객체지향의 특징 중 하나인 추상화를 통해 간편화시킬 수 있다는 것이다.

​파일과 디렉터리를 추상화시킨 Component 추상 클래스를 구현해준다. 공통부분인 자신의 이름을 가지는 변수를 가지고 있다.

abstract class Component {
	String name;
	
	public Component(String name) {
		this.name = name;
	}
}

다음으로 이를 상속받는 파일(Leaf)과 디렉터리(Composite) 클래스를 구현해준다.

public class File extends Component {
	public File(String name) {
		super(name);
	}
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Directory extends Component {
	List<Component> components;
	
	public Directory(String name) {
		super(name);
		components = new ArrayList<>();
	}
	
	public void addComponent(Component component) {
		components.add(component);
	}
}

이전과 달리 Component라는 타입의 리스트만 있으며 추가하는 메서드도 한 개만 있으면 된다.

Main 클래스는 다음과 같다.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Directory root = new Directory("root");
		Directory users = new Directory("users");
		Directory administrator = new Directory("administrator");
		Directory download = new Directory("download");
		File imgA = new File("A.img");
		File imgB = new File("B.img");
		
		root.addComponent(users);
			users.addComponent(administrator);
				administrator.addComponent(download);
					download.addComponent(imgA);
					download.addComponent(imgB);		
	}
}

Component 타입으로 추상화를 통해 한 가지 메서드로도 원하는 대로 잘 동작하는 것을 확인할 수 있다.

​컴포지트 패턴은 단일 객체와 복합 객체를 각각 별도로 구현하지 않아도 되는 장점이 있다. 또한, 객체가 모두 같은 타입으로 취급되기 때문에 새로운 클래스를 추가하는데 용이하다.

​하지만 추상화를 통해 구현이 간단해진 만큼 객체들을 구분하기가 어렵고 구현할 수 있는 기능들이 제한적이기 구분되기 힘들고 아무래도 구현하는데 제한되는 것들이 많은 단점이 존재한다.