[ 헤드퍼스트 디자인패턴 - 11/08 ] Chap2. 옵저버 패턴

헤드퍼스트 디자인패턴 개정판을 읽은 후 터득한 내용을 정리해 올린 포스팅임을 밝힙니다.

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▶ 기상 모니터링 애플리케이션 알아보기

 업무 계약 체결서에 따르면,

WeatherData 객체는 현재 기상 조건(온도, 습도, 기압)을 추적하여 가지고있는데,
이 객체를 바탕으로 현재 조건, 기상통계, 간단한 기상예보를 표시하는 애플리케이션을 제작요청함.

위 객체의 값들은 최신 측정치를 수집할때마다 실시간으로 갱신되어야 한다고 덧붙임.

 

기상 모니터링 애플리케이션 분석

해당 회사에서 제공한 부분 + 만들어야할 부분 + 후에 확장해야할 부분 들을 파악해야함

해당 시스템은 실제 기상정보를 수집하는 물리장비 / WeatherData객체 / 사용자에게 보여줄 장치로 구성

 

WeatherData객체는?

구조	코드
WeatherData getTemperature() getHumidity() getPressure() measurementsChanged() // 기타 메소드	// 게터들은 기기에서 가져오는 부분이므로 생략 public void measurementsChanged(){     // 코드가 들어갈 자리 }

 

단순하게 구현 해보기

public class WeatherData{

	// 인스턴스 변수 선언
    
    public void measurementsChanged(){
    	// 온도, 습도, 기압을 게터로 받아옴
    	float temp = getTemperature();
        float humidity = getHumidity();
        float pressure = getPressure();
        
        // 각각 현재 조건, 기상통계, 간단한 기상예보를 보여주는 화면에 보내기
        currentComditionsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
        statisticsDisplay.update(temp, humidity, pressure);
        forecastDisplay.update(temp, humidity, pressure);

간단하게 전부 구현된 것 처럼 보이지만 사실상 큰 문제들이 있다.

 

① 인터페이스가 아닌 구체적 표현을 바탕으로 코딩하고 있다.

=> 해당 디스플레이 이름처럼 구체적 표현을 사용했기 때문에 프로그램을 고치지 않고서는 다른 디스플레이 항목을 추가하거나 삭제가 불가하다. 즉, 유연하지 않은 강한 결합이기 때문에 변화에 용이하지 않으므로 지양해야한다.

 

② 새로운 디스플레이 항목이 추가될 때마다 코드를 변경해야한다.

=> 해당 디스플레이로 정보를 제각각 보내고 있으므로, 더 추가하거나 삭제하는 등의 처리가 필수적이다. 

 

③ 실행 중에 디스플레이 항목을 추가하거나 제거할 수 없다.

=> 세터가 없기때문에 당연하게도 불가

 

④ 바뀌는 부분을 캡슐화하지 않았다.

=> 온도, 습도, 기압을 float형태로 받고 그대로 여러 디스플레이로 넘겨주고있다.

 

해당 단점들을 극복하기 위한 패턴이 바로 옵저버 패턴이다!

 

 

 

▶ 옵저버 패턴 이해하기

옵저버 패턴을 이해하기 위해서는 크게 "구독 형태"를 생각하면 된다.

책에서는 신문을 예로 들었지만, 좀더 이해하기 쉽도록 Youtube로 설명하고자 한다.

 

Youtube의 구독형태는?

① 유튜브에 가입한 유튜버들이 영상을 찍고 열심히 편집해 업로드한다.

② 유저가 원하는 유튜버 채널에 구독을 누르면, 새로운 영상이 업로드 될 경우 알림이 오고 구독페이지에서 바로 접근이 가능하다.

③ 해당 유튜버의 영상을 더이상 보길 원치않는다면, 구독을 해지한다.

④ 유튜버가 계정을 삭제하지 않는 한, 사용자들은 꾸준히 구독하거나 해지하는 작업을 수행한다.

 

옵저버 패턴의 형태를 Youtube에 비춰보면?

※ Youtube == 주제(Subject) / 구독자 == 옵저버(observer)

1	Youtube에서 영상들을 관리합니다.
	Subject(주제)에서 중요한 데이터를 관리합니다
2	영상이 바뀌면 구독자들에게 알림이 갑니다.
	Subject 데이터가 바뀌면 옵저버에게 그 소식이 전해집니다.
3	각 구독자들은 Youtube를 구독하고 있으며(== Youtube 사용자로 등록) Youtube의 데이터가 바뀌면 갱신 내용을 알림이나 구독페이지로 볼 수 있습니다.
	옵저버 객체들은 주제를 구독하고 있으며(== 주제 객체에 등록) 주제 데이터가 바뀌면 갱신 내용을 전달받습니다.
4	구독자가 아닌 사용자는 따로 연락이 오지 않습니다.
	옵저버에 속하지 않은 객체는 Subject 데이터가 바뀌어도 아무런 연락도 받지 못합니다.

 

옵저버 패턴의 작동원리 정리

① 옵저버에 소속되지 않은 객체가 주제에게 옵저버 요청

② 주제가 해당 객체를 구독목록에 갱신하고 옵저버로 등록

③ 주제의 값이 갱신되면 모든 옵저버가 연락을 받음

④ 옵저버에 소속된 객체가 주제에게 탈퇴요청

⑤ 주제가 요청을 받아들여 옵저버 집합에서 제외

⑥ 나간 객체는 더이상 옵저버가 아니므로 연락을 받지 못함

 

옵저버 패턴(Observer Pattern)의 정의

한 객체의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체에게 연락이 가고 자동으로 내용이 갱신되는 방식
일대다( one[주제] - to - many[옵저버] ) 의존성을 정의함

옵저버 패턴의 구조

Subject [인터페이스] registerObserver() removeObserver() notifyObservers()	옵저버 --------->	Observer [인터페이스] update()
↑ ㅣ ㅣ		↑ ㅣ ㅣ
ConcreteSubject registerObserver() { ... }  // 옵저버 등록 removeObserver() { ... }  // 옵저버 제거 notifyObservers() { ... }  // 모든 옵저버에게 연락 getState() setState()	주제 <---------	ConcreteObserver update()

옵저버 패턴에서는 주제가 상태를 저장하고 제어하기 때문에, 상태가 들어있는 객체는 하나만 있을 수 있음.

반면에, 옵저버는 상태를 사용하지만 소유할 필요가 없음 ( 구독자가 영상을 볼 뿐이지, 가져야하는 것은 아님 )

즉, 옵저버는 주제에서 상태가 바뀌었다는 사실을 알려주길 기다리는 의존적 성질을 가지게 되므로 일대다관계 성립한다!

 

 

 

▶ 느슨한 결합을 위한 옵저버 패턴

느슨한 결합(Loose Coupling) : 객체들이 상호작용할 수는 있지만, 서로를 잘 모르는 관계

=> 유연성을 얻기위해 필수적임! 

 

어떻게 옵저버 패턴이 느슨한 결합을 만들까

① 주제는 옵저버가 특정 인터페이스를 구현한다는 사실만 안다.

=> 옵저버의 구상클래스가 무엇인지, 옵저버가 무엇을 하는지 알 필요도 없음

Youtube에서 해당 구독자가 어디서 뭘 하는 사람인지 알 이유가 없다는 것과 같은 말

 

② 옵저버는 언제든지 새로 추가 가능하다.

=> 주제는 Observer 인터페이스를 구현하는 객체의 목록에만 의존하므로 언제든지 새로운 옵저버를 추가할 수 있음

 

③ 새로운 형식의 옵저버를 추가할 때도 주제를 변경할 이유가 없다.

=> 옵저버 인터페이스만 구현한다면 어떤 객체에게도 연락이 가능하기 때문!

 

④ 주제와 옵저버는 서로 독립적으로 재사용할 수 있다.

=> 서로 단단히 결합되어있지 않기때문에, 다른 용도로 활용할 일이 있다해도 손쉽게 재사용 가능

 

⑤ 주제나 옵저버가 달라져도 서로에게 영향을 미치지는 않는다.

=> 독립적이기 때문에!

 

단단하게 짠 바구니가 유연하게 짠 바구니보다 부서지기 쉽다!

↓

Design Principle. 상호작용하는 객체 사이에는 가능하면 느슨한 결합을 쓰자

< 변경사항이 생겨도 무난히 처리할 수 있는 유연한 객체지향 시스템을 구축할 수 있다! >

▶ 기상 스테이션 설계 및 구현하기

• 코드 다운 : https://wickedlysmart.com/head-first-design-patterns/

Head First Design Patterns | WickedlySmart.com

 

인터페이스 구현

// Subject.java
public interface Subject {
	// 옵저버를 등록
	public void registerObserver(Observer o);
	// 옵저버를 제거
	public void removeObserver(Observer o);
	// 모든 옵저버에게 연락하는 메소드
	public void notifyObservers();
}

// Observer.java
public interface Observer {
	// 옵저버에게 측정한 값들 전달
	public void update(float temp, float humidity, foat pressure);
}

// DisplayElement.java
public interface DisplayElement {
	// 화면에 출력하기위한 메소드
	public void display();
}

 

인터페이스에 따른 구상클래스 구현 - Subject

// SimpleSubject.java
public class SimpleSubject implements Subject {
	// 옵저버 객체들을 저장하는 리스트
	private List<Observer> observers;
	private int value;
	
	// 생성자 - 객체생성
	public SimpleSubject() {
		observers = new ArrayList<Observer>();
	}

	// 옵저버가 등록을 요청하면, 목록에 추가함
	public void registerObserver(Observer o) {
		observers.add(o);
	}
	
	// 옵저버가 탈퇴를 요청하면, 목록에서 제거
	public void removeObserver(Observer o) {
		observers.remove(o);
	}
	
	// 모든 옵저버에게 상태변화를 알려줌
	public void notifyObservers() {
		for (Observer observer : observers) {
			observer.update(value);
		}
	}
	
	// 변경사항을 설정할때 notifyObservers 메소드를 호출!
	public void setValue(int value) {
		this.value = value;
		notifyObservers();
	}
}

 

인터페이스에 따른 구상클래스 구현 - Observer

// SimpleObserver.java
public class SimpleObserver implements Observer {
	private int value;
	private Observable observable;
	
	// 생성자 - 객체생성
	public SimpleObserver(Observable observable) {
		this.observable = observable;
		observable.addObserver((Observer) this);
	}
	
	// 출력용
	public void display() {
		System.out.println("Value: " + value);
	}

	@Override
	public void update(Observable o, Object arg) {
		System.out.println(arg);
		this.value = (int) arg;
		display();
		// 주제에게 받은 내용을 넣음
		if (o instanceof SimpleSubject) {
			SimpleSubject simpleSubject = (SimpleSubject)o;
			this.value = simpleSubject.getValue();
			display();
		}
	}
}

 

디스플레이 구현

public class CurrentConditionsDisplay implements Observer, DisplayElement {
	private int value;
	private SimpleSubject simpleSubject;
    
	public CurrentConditionsDisplay(SimpleSubject simpleSubject) {
		this.simpleSubject = simpleSubject;
		simpleSubject.registerObserver(this);
	}
    
	public void update(int value){
		this.value = value;
		display();
	}
    
	public void display() {
		System.out.println("현재 값 : "+value);
	}
}

실제로는 온습도, 기압을 나타내야하지만, 위에서 구현한 바는 전부 value였으므로 그대로 value로 나타내었다.

 

 

 

▶ 라이브러리 속 옵저버 패턴 알아보기

옵저버 패턴을 사용한 라이브러리 중 스윙(Swing) 라이브러리에 대해 알아보자.

 

Swing 라이브러리

스윙은 인터페이스 용도의 GUI 툴킷인데, 기본 구성 요소 중 하나인 JButton 클래스를 분석해보면,
JButton의 슈퍼클래스인 AbstractButton을 보면 리스너를 추가하고 삭제하는 메소드들이 가득하다.

• 자세한 정보 : http://cris.joongbu.ac.kr/course/java/api/javax/swing/AbstractButton.html

AbstractButton (Java 2 Platform SE 5.0)

 

간단한 Swing라이브러리 테스트

"할까 말까?" 가 작성된 버튼을 누르면 리스너가 "그냥 저질러 버렷!!!" 혹은 "하지 마! 아마 후회할 걸?"이라는 텍스트를 출력하도록 해보자.

import java.awt.*;
import javax.swing.*;
	
public class SwingObserverExample {
	JFrame frame;
	// 프레임을 만들고 그 안에 버튼을 추가
	public static void main(String[] args) {
		SwingObserverExample example = new SwingObserverExample();
		example.go();
	}
	
	public void go() {
		frame = new JFrame();
		JButton button = new JButton("할까 말까?");
		
		// 람다 없이 구현하려면 객체를 꼭 생성해야함.
		//button.addActionListener(new AngelListener());
		//button.addActionListener(new DevilListener());
        
		// 람다를 사용할 경우
		button.addActionListener(event -> 
			System.out.println("하지 마! 아마 후회할 걸?")
		);
		button.addActionListener(event ->
			System.out.println("그냥 저질러 버렷!!!")
		);
        
		// 프레임 속성을 설정
		frame.getContentPane().add(BorderLayout.CENTER, button);
		frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
		frame.getContentPane().add(BorderLayout.CENTER, button);
		frame.setSize(300,300);
		frame.setVisible(true);
	}
}

 

 

▶ pull 방식으로 코드 바꾸기

이때까지는 옵저버가 요청하지 않아도 주제가 모든 옵저버에게 보내는(push) 방식이었는데,  옵저버가 주제로부터 데이터를 당겨오는(pull) 방식을 사용해도 됨

 

사실상 push VS pull을 선택하는 일은 구현방법의 문제이긴 하지만, 대체로는 옵저버가 필요한 데이터를 골라 가져가도록 만드는 것이 더 좋음!

 

주제에서 알림 보내기 - update의 인자 없애기

public void notifyObservers() {
    for (Observer observer : observers) {
        // observer.update(value);
        observer.update();
    }
}

 

옵저버에서 알림 받기 - update 매개변수 삭제

// 옵저버의 인터페이스
public interface Observer {
    // public void update(float temp, float humidity, foat pressure);
    public void update();
}

// 옵저버 구상클래스에서 update 구현부
//public void update(Observable o, Object arg) {
//    this.value = (int) arg;
//    display();
//}
public void update() {
    this.temperature = weatherData.getTemperature();
    this.humidity = weatherData.getHumidity();
    display();
}