[Design Pattern] Factory Pattern - 팩토리 패턴

Creation Design Pattern (생성 디자인 패턴)

• 생성 디자인 패턴은 객체 생성에 관련된 디자인 패턴을 말합니다.
• 이 패턴들은 객체의 생성 과정을 캡슐화하여, 객체 생성을 더 유연하게 만들어 줍니다.
• 주로 객체 생성 로직이 단순하지 않거나, 객체 생성과 관련된 정보를 캡슐화하여, 시스템의 다른 부분과의 의존성을 줄이는 데 유용합니다.

Factory Pattern (팩토리 패턴)

팩토리 패턴은 객체를 생성하기 위한 인터페이스를 정의하고, 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할지는 서브클래스가 결정하게 합니다. 이를 통해 객체 생성을 위한 코드와 사용을 위한 코드의 분리가 가능해집니다. 팩토리 패턴은 크게 세 가지로 나뉩니다.

 

Simple Factory (단순 팩토리)

• 단순 팩토리는 팩토리 메서드를 가진 클래스를 통해 인스턴스를 생성합니다. 이 방식은 단순하지만, 유연성이 다소 떨어질 수 있습니다.

Factory Method (팩토리 메소드)

• 팩토리 메소드는 객체를 생성할 때 필요한 인터페이스를 정의하고, 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할지는 서브클래스가 결정하게 합니다. 클라이언트와 인스턴스 생성을 분리하여 각각의 서브클래스에서 어떤 클래스의 인스턴스를 생성할지 결정합니다.

Abstract Factory (추상 팩토리)

• 추상 팩토리는 관련된 여러 종류의 객체를 생성하기 위한 인터페이스를 제공합니다. 이 패턴은 서로 관련된 여러 객체군을 생성해야 할 때 유용합니다. 추상 팩토리 패턴은 시스템을 구성하는 클래스들 사이의 일관성을 유지할 수 있게 도와줍니다.

Builder Pattern (빌더 패턴)

• 빌더 패턴은 복잡한 객체의 생성 과정과 표현 방법을 분리함으로써, 동일한 생성 과정에서 서로 다른 표현 결과를 생성할 수 있게 해줍니다.
• 이 패턴은 복잡한 객체를 단계별로 생성할 때 유용하며, 최종적으로 생성되는 객체의 타입은 같지만, 구성 요소나 구성 방법이 다를 수 있습니다.

Singleton (싱글턴)

• 싱글턴 패턴은 클래스의 인스턴스가 단 하나만 생성되도록 보장하는 패턴입니다.
• 전역 변수를 사용하지 않고 객체에 대한 전역 접근점을 제공합니다.
• 이 패턴은 로깅, 드라이버 객체, 데이터베이스 연결과 같이 애플리케이션 전반에 걸쳐 하나의 인스턴스만 필요한 경우에 유용합니다.

Prototype (프로토타입)

• 프로토타입 패턴은 생성할 객체의 타입이 프로토타입으로부터 클론되어야 하는 경우 사용됩니다.
• 즉, 새로운 객체를 생성할 때마다 클래스에서 인스턴스를 생성하는 대신, 기존 인스턴스를 복사하여 새로운 인스턴스를 생성합니다.
• 이 방법은 복잡한 객체를 초기화할 때 초기 설정이 많이 필요한 경우에 효과적입니다.

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(Simple) Factory Pattern

• Simple Factory Pattern은 객체지향 프로그래밍에서 다른 클래스의 객체를 생성하는 클래스를 지칭합니다.
• 이 패턴은 객체의 생성을 별도의 클래스로 캡슐화하여, 객체 생성 과정을 감추고 클라이언트에게는 단순한 인터페이스를 제공합니다.

주요 특징

• 객체 생성 캡슐화: Factory는 객체의 생성을 별도의 클래스로 캡슐화합니다. 이는 객체 생성 로직을 단일 위치에 집중시키고, 클라이언트에게는 인터페이스를 제공하여 객체를 요청할 수 있게 합니다.
• 일반적으로 메서드로 구성: Factory 클래스는 주로 객체와 관련된 메서드로 구성됩니다. 이 메서드는 특정 인자를 받아들여 해당하는 객체를 생성하고 반환합니다.
• 클라이언트-팩토리 상호작용: 클라이언트는 특정 인자와 함께 팩토리 메서드를 호출하여 필요한 객체를 요청합니다. 이후 팩토리는 해당 객체를 생성하여 반환합니다.

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Factory Pattern

Factory 패턴은 객체 생성을 추상화하여 클라이언트에게 특정 객체의 인스턴스를 직접 생성하는 대신, 팩토리에게 객체를 생성하도록 요청하는 디자인 패턴입니다.

 

Factory 패턴은 객체 생성을 추상화하여 클라이언트에게 특정 객체의 인스턴스를 직접 생성하는 대신, 팩토리에게 객체를 생성하도록 요청하는 디자인 패턴입니다.

• 공장은 함수 또는 클래스로 나타낼 수 있음: Factory는 함수나 클래스로 구현될 수 있습니다. 함수로 구현할 경우, 클라이언트가 요청한 인자를 받아들여 해당하는 객체를 생성하고 반환합니다.
• 원하는 물건을 만들어 달라고 요청하면 그 제품을 만들어 낼 수 있음: 클라이언트는 팩토리에게 특정 객체의 생성을 요청합니다.

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Factory Pattern Example1 - 함수로 표현

• 제품 정의

class Robot:
	def speak(self):
		pass
	
class Cat(Robot):
	def speak(self):
        print("Meow")

class Dog(Robot):
    def speak(self):
        print("Bark")

• 공장

class factoryFunc(animal):
    if animal_type == "cat":
        return Cat()
    elif animal_type == "dog":
        return Dog()

• Client

cat = factoryFunc("cat")
dog = factoryFunc("dog")

cat.speak()
dog.speak()

 

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Factory Pattern Example2 - 함수로 표현

• 제품 정의

class Car:
	def drive(self):
		return "car driving"
	
class Truck:
	def drive(self):
       return "truck driving"

class Motorcycle:
    def drive(self):
       return "motorcycle zooming"

• 공장

class VehicleFactory:
    def get_vehicle(self, vehicle_type):
        if vehicle_type == "car":
            return Car()
        elif vehicle_type == "truck":
            return Truck()
        elif vehicle_type == "motorcycle":
            return Motorcycle()
        else:
            return ValueError("Unknown vehicle type")

• Client 요청

factory = VehicleFactory()

car = factory.get_vehicle("car")
print(car.drive()) # car driving

truck = factory.get_vehicle("truck")
print(truck.drive()) # truck driving

motorcycle = factory.get_vehicle("motorcycle")
print(motorcycle.drive()) # motorcycle zooming

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Class로 표현시 enum을 활용하면 편리함

from enum import Enum

class RobotEnum(Enum):
    Cat = 0
    Dog = 1

class Robot:
    def speak(self):
        pass

class Cat(Robot):
    def speak(self):
        print("Meow")

class Dog(Robot):
    def speak(self):
        print("Bark")
        
class RobotFactory:

    def makeRobot(self, robot:RobotEnum):
        if robot == RobotEnum.CAT:
            return Cat()
        elif robot == RobotEnum.DOG:
            return Dog()

fac1 = RobotFactory()
dog = fac1.makeRobot(RobotEnum.DOG)
dog.speak()
cat = fac1.makeRobot(RobotEnum.CAT)
cat.speak()

UML로 표현

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Factroy Pattern

• Factory 패턴은 사용자가 오브젝트의 생성 과정을 직접 다룰 필요 없게끔 해주는 중요한 디자인 패턴입니다.
  • 이를 통해 복잡한 객체의 생성 과정을 숨기고, 클라이언트가 단순히 "고양이"나 "강아지"와 같은 요청만을 할 수 있게 됩니다.
• 여기서 강아지나 고양이 예시는 단순한 예일 뿐이며, 실제로는 객체 생성 과정이 훨씬 더 복잡할 수 있습니다.
  • 예를 들어, 특정한 종류의 데이터베이스 연결 객체를 생성하거나, 네트워크 통신을 위한 인증 객체를 생성하는 등의 복잡한 작업일 수 있습니다.
• 이러한 복잡한 생성 과정을 팩토리 안에 숨겨두고, 클라이언트가 단순한 요청을 할 때 필요한 객체만을 생성하여 반환하는 것이 팩토리 패턴의 핵심 개념입니다.
  • 클라이언트는 오브젝트의 생성에 대해 걱정할 필요 없이, 단순히 팩토리에게 필요한 오브젝트를 요청하면 됩니다. 팩토리는 내부적으로 복잡한 작업을 수행하고, 클라이언트에게 요청한 오브젝트를 반환하는 개념입니다.

Summary: Factory Pattern은 Factory Method Pattern, Singleton Pattern, Builder pattern 에서 응용이 됩니다.