플라이웨이트 패턴(Flyweight Pattern)

플라이웨이트 패턴(Flyweight Pattern)은 구조(Structural) 패턴 중 하나로써 인스턴스가 필요할 때마다 매번 생성하는 것이 아니고 가능한 한 공유해서 사용함으로써 메모리를 절약하는 패턴이다.

​간단히 얘기하면 사용하려고 하는 인스턴스가 이전에 생성하여 존재한다면 인스턴스를 생성하지 말고 가져다 써서 메모리를 절약하겠다는 의미이다.

​플라이웨이트 패턴을 사용하면 다수의 유사 객체를 생성하거나 조작할 때 유용하게 사용할 수 있다.

​

String 객체를 생성하는 리터럴 방식의 String Constant Pool이 대표적인 플라이웨이트 패턴을 적용한 예시이다.

플라이웨이트 패턴의 구조는 다음과 같다.

• FlyweigtFactory : Flyweight 객체를 생성 및 공유해 주는 역할을 수행하는 클래스
• ​Flyweight : 공유에 사용될 객체들을 나타내는 인터페이스
• ​ConcreteFlyweight : Flyweight 인터페이스를 구현한 실제로 공유에 사용될 객체들을 나타내는 클래스

---

Java의 String Constant Pool이 플라이웨이트 패턴을 적용한 예시라고 설명하였다. 이를 간단하게 플라이웨이트 패턴을 적용하여 구현해보도록 하자.

먼저 Flyweight 인터페이스이다. 다양한 ConcreteFlyweight가 필요 없기 때문에 따로 구현해 줄 것은 없고 형식상 그냥 구현만 하였다.

public interface Flyweight {
       //do Something
}

다음으로 ConcreteFlyweight 클래스이다. 사실상 StringConstantPool은 String Data만 표현할 것이기 때문에 굳이 인터페이스를 거치지 않고 하나의 ConcreteFlyweight 클래스를 구현하면 된다.

​리터럴 방식으로 표현하는 String 객체를 하나 가지는 StringLiteral 클래스를 구현해 준다.

public class StringLiteral implements Flyweight {

	private String data;
	
	public StringLiteral(String data) {
		this.data = data;
	}

	public String getData() {
		return data;
	}

	public void setData(String data) {
		this.data = data;
	}
}

마지막으로 StringLiteral 객체를 관리해 주는 FlyweightFactory 클래스이다. 해당 객체가 존재하는지 빠르게 탐색하기 위해 Map 자료구조로 Flyweight 객체를 관리해 준다.

​key 값으로 Map에서 해당 객체가 존재하면 그 객체를 반환해 주고 존재하지 않는다면 새로운 StringLiteral 객체를 생성하여 반환해 준다.

​이처럼 객체가 필요할 때만 생성하고, 존재하는 객체를 공유함으로써 메모리를 절약할 수 있게 된다.

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class StringConstantPool {
	
	Map<String, Flyweight> pool;
	
	public StringConstantPool() {
		pool = new HashMap<>();
	}
	
	public Flyweight getFlyweight(String key) {
		Flyweight flyweight = pool.get(key);
		
		if (flyweight == null) {
			flyweight = new StringLiteral(key);
			pool.put(key, flyweight);
		}
		
		return flyweight;
	}
}

Client 클래스에서 다음과 같이 여러 개의 "Hello", "Hello World", "Hello world" String 객체를 생성하여 객체의 주소를 출력해보면 문자열이 같은 객체들은 똑같은 주소를 가지는 것을 확인할 수 있다.

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		StringConstantPool stringConstantPool = new StringConstantPool();
		System.out.println(stringConstantPool.getFlyweight("Hello"));
		System.out.println(stringConstantPool.getFlyweight("Hello World"));
		System.out.println(stringConstantPool.getFlyweight("Hello"));
		System.out.println(stringConstantPool.getFlyweight("Hello"));
		System.out.println(stringConstantPool.getFlyweight("Hello world"));
		System.out.println(stringConstantPool.getFlyweight("Hello World"));	
	}
}