[Design Pattern] Template Method Pattern - 템플릿 메소드 패턴

Templete Method Pattern

템플릿 메소드 패턴(Template Method Pattern)은 상위 클래스에서 기본적인 알고리즘의 구조를 정의하고, 하위 클래스에서 알고리즘의 특정 단계를 구현하는 디자인 패턴입니다.

• 이 패턴을 통해 알고리즘의 구조는 변경하지 않고, 알고리즘의 특정 단계를 재정의할 수 있습니다.

 

• 템플릿이란, 사전적 의미로는 형판이라고 합니다.
• 문자, 도형으로 구멍이 뚫려 있는 얇은 플라스틱 판을 생각해볼 수 있습니다.
• 실제로 어떤 도형이 그려질지는 필기구에 의해 결정됩니다.
• 펜으로 그리면 펜으로 그린 도형이 되고, 연필로 그리면 연필로 그린 도형이 됩니다.

추상 Method로 구현하면 Templete Method가 됩니다.

 

• Template Method 패턴은 템플릿 기능을 가진 패턴입니다.
• 상위 클래스 쪽에 템플릿 메서드가 정의되어 있고, 그 메서드 정의 안에는 추상 메서드가 사용되고 있습니다.
• 따라서 상위 클래스의 프로그램만 보면 추상 메서드들을 어떻게 호출하고 있는지 알 수 있습니다.
• 추상 메서드를 실제로 구현하는 것은 하위 클래스이며, 하위 클래스 속에서 메서드를 구현하면 구체적인 처리가 결정됩니다.
• 서로 다른 하위 클래스가 서로 다른 구현을 실행하면 서로 다른 처리가 실행됩니다.
• 그러나, 하위 클래스들에서 어떤 구현을 하더라도 처리의 큰 흐름은 상위 클래스에서 결정한 대로 이루어집니다.
• 상위 클래스에서 뼈대를 결정하며, 하위 클래스에서는 그 구체적인 내용을 결정하는 패턴입니다.

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Class의 Method들이 Templete으로 제공되는 Pattern

 

 

• Base class에는 Template method가 존재합니다.
• Client는 Template method만 호출합니다.
• Template method 내부에서 여러 step 함수 호출됩니다.
• Step 함수들은 Base class에서 제공되는 abstract method입니다.
• Base class에서 상속받은 Child class는 abstract method인 step 함수들을 override할 수 있는 권한이 생깁니다.

Child class는 step2()를 override 했으므로  Child object의 Template Method는?
Base class의 step1() -> Child class의 step2() -> Base class의 step3() 순으로 호출됩니다.

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Example - 라면 끓이는 레시피

• BasicRecipe class는 Template method로 CookRamen을 가집니다.
• CookRamen은 내부적으로 boilWater, addRamen, wait 함수를 가집니다.
• 취향에 따라 라면 레시피가 변경될 수 있습니다.
• BasicRecipe를 상속받아서 Recipe1, Recipe2를 생성합니다.
  • Recipe1은 물을 많이 넣고 끓이는 레시피
    • boilWater()를 override
  • Recipe2는 라면을 오래 끓이는 레시피
    • wait()을 override

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기본 클래스 구조

class BasicRamenRecipe:
    def cookRamen(self):
        self.boilWater()
        self.addRamen()
        self.addons()
        self.wait()

    def boilWater(self):
        print("boil 550ml of water")

    def addRamen(self):
        print("add noodles, soup base, flakes")

    def addons(self):
        pass

    def wait(self):
        print("cook for 4min 30s")

 

 

 

• BasicRamenRecipe 클래스: Template method인 cookRamen을 가집니다.
• Template Method: cookRamen
  • 내부적으로 boilWater, addRamen, addons, wait 함수를 호출합니다.
• boilWater(): 물 550ml 끓임.
• addRamen(): 면, 스프, 후레이크를 넣어줌.
• addons(): 기본 재료 이외의 재료를 넣는 것인데 기본 라면이므로 pass.
• wait(): 4분 30초 동안 끓여줌.

 

basicRecipe = BasicRamenRecipe()
basicRecipe.cookRamen()

# 출력:
# boil 550ml of water
# add noodles, soup base, flakes
# cook for 4min 30s

 

 

• BasicRamenRecipe의 object인 basicRecipe이 생성됩니다.
• Public method인 cookRamen() 호출하면 내부의 step 함수인 boilWater, addRamen, wait 함수가 호출됩니다.

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양파를 추가하는 라면 레시피

class NocopeRecipe(BasicRamenRecipe):
    def addons(self):
        print("add onions")

 

 

• NocopeRecipe: BasicRamenRecipe를 상속 받습니다.
• 기본 레시피에서 양파만 추가하므로 addons()만 재정의합니다.

 

nocopeRecipe = NocopeRecipe()
nocopeRecipe.cookRamen()

# 출력:
# boil 550ml of water
# add noodles, soup base, flakes
# add onions
# cook for 4min 30s

 

 

• NocopeRecipe object인 nocopeRecipe를 생성합니다.
• 양파 추가하는 부분 제외하고 BasicRamenRecipe와 동일합니다.

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물을 많이 넣고 오래 끓이는 라면 레시피

class GrandmaRecipe(BasicRamenRecipe):
    def boilWater(self):
        print("boil 1000ml of water")

    def wait(self):
        print("cook for 10m")

 

 

• GrandmaRecipe: BasicRamenRecipe를 상속 받습니다
• 기본 레시피에서 물을 많이 넣기 위해 boilWater 함수를 재정의 합니다.
• 10분 동안 끓이기 위해 wait 함수를 재정의 합니다.

grammaRecipe = GrandmaRecipe()
grammaRecipe.cookRamen()

# 출력:
# boil 1000ml of water
# add noodles, soup base, flakes
# cook for 10m

 

 

• GrandmaRecipe object인 grammaRecipe를 생성합니다.
• boilWater()과 wait() 함수 부분이 변경되었으며 나머지는 BasicRamenRecipe와 동일합니다.

Template Method 패턴은 Base class에서 제공되는 Abstract methods를 재정의하는 패턴입니다.

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개념 확장

템플릿 메소드 패턴의 장점

• 로직을 공통화할 수 있습니다.
• 상위 클래스의 템플릿 메서드에서 알고리즘이 기술되어 있으므로, 하위 클래스에서는 알고리즘을 일일이 기술할 필요가 없습니다.

상위 클래스와 하위 클래스의 연계

• 템플릿 메서드 패턴에서는 상위 클래스와 하위 클래스가 긴밀하게 연계되어 작동하고 있습니다.
• 따라서 상위 클래스에서 선언된 추상 메서드를 실제로 하위 클래스에서 구현할 때에는 그 메서드가 어느 타이밍에 호출되는지 이해해야 합니다.
• 상위 클래스의 소스 프로그램의 기술을 거의 하지 않으면 하위 클래스의 구현이 어려울 수 있습니다.
• 반대로, 상위 클래스에서 기술을 많이 하게 되면 하위 클래스에서 자유도가 줄어듭니다.
• 처리의 골격을 상위 클래스에서 하고, 구체적인 것은 하위 클래스에서 수행하는데, 어떤 레벨에서 처리를 분배할지, 어떤 처리를 상위 클래스에 두고, 하위 클래스에 둘지 이런 것들은 정해진 매뉴얼이 없습니다 -> 프로그램을 설계하는 사람의 몫입니다.

하위 클래스를 상위 클래스와 동일시함

• CharDisplay, StringDisplay의 인스턴스들은 AbstractDisplay를 부모로 두고 있습니다.
• 하위 클래스의 타입이 특정되지 않아도 프로그램이 잘 작동하도록 만드는 것이 좋습니다.
• 상위 클래스 타입의 변수에 하위 클래스의 어떤 타입의 인스턴스를 대입해도 제대로 동작해야 한다는 원칙은 리스코프 치환 원칙을 따라야 한다는 것입니다.