[Design Pattern] Factory Method Pattern - 팩토리 메서드 패턴

Factory Method Pattern

팩토리 메서드 패턴은 인스턴스를 생성하는 방법을 상위 클래스 측에서 결정하지만, 구체적인 인스턴스의 유형까지는 결정하지 않는 디자인 패턴입니다.
대신, 구체적인 내용은 모두 하위 클래스 측에서 수행됩니다. 이를 통해 인스턴스 생성을 위한 골격과 실제 인스턴스 생성의 클래스를 분리하여 생각할 수 있습니다.

• 상위 클래스에서 인스턴스 생성 방법 결정: 상위 클래스에서는 인스턴스를 생성하기 위한 추상 메서드(팩토리 메서드)를 정의합니다.
  • 이 메서드는 실제로 어떤 유형의 인스턴스를 생성할지 결정하지 않고, 그 결정은 하위 클래스에 위임됩니다.
• 하위 클래스에서 구체적인 내용 수행: 실제 인스턴스 생성에 관련된 구체적인 로직은 하위 클래스에서 수행됩니다.
  • 각 하위 클래스는 상위 클래스에서 정의된 추상 메서드를 구현하여 필요한 인스턴스를 생성합니다.
• 클라이언트는 직접적인 인스턴스 생성 과정에 대해 신경 쓰지 않음: 클라이언트는 팩토리 메서드를 호출하여 원하는 유형의 객체를 생성합니다.
  • 이를 통해 클라이언트는 인스턴스 생성에 대한 복잡한 세부 내용을 알 필요가 없으며, 단순히 필요한 객체를 요청할 수 있습니다.
• 또한 사용자가 오브젝트들의 생성과정을 클라이언트가 직접 다룰 필요가 없게 되었으며, 오브젝트의 복잡한 생성과정을 팩토리안에 숨겨두고 클라이언트는 “특정 제품만 만들어주세요” 하면 필요한 오브젝트만 만들어서 리턴해준다는 개념입니다.

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

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Class Diagram

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Simple Factory Pattern

• 이 글에 Simple Factory Pattern에 데하여 설명해 놓았으니 참고해주세요!

[Design Pattern] Factory Pattern

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Factory Method Pattern

동일한 인터베이스를 이용한 간결한 코드 예시 입니다.

# 차량 인터페이스
class Vehicle:
	def drive(self):
		return "car driving"

# 구체적인 차량 클래스
class Car(Vehicle):
    def drive(self):
        return "car driving"
	
class Truck(Vehicle):
	def drive(self):
       return "truck driving"

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

# 팩토리 인터페이스
class VehicleFactory:
    def create_vehicle(self):
        pass

# 구체적인 팩토리 클래스
class CarFactory(VehicleFactory):
    def create_vehicle(self):
        return Car()

class TruckFactory(VehicleFactory):
    def create_vehicle(self):
        return Truck()

class MotorcycleFactory(VehicleFactory):
    def create_vehicle(self):
        return Motorcycle()

# 사용 예시
def client_code(factory: VehicleFactory):
    vehicle = factory.create_vehicle()
    print(vehicle.drive())

car_factory = CarFactory()
client_code(car_factory)

truck_factory = TruckFactory()
client_code(truck_factory)

motorcycle_factory = MotorcycleFactory()
client_code(motorcycle_factory)

 

특화된 기능을 가지는 여러 제품을 생산하는 공장 코드 예시입니다.

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

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

# Factory Interface
class Factory():
    def createRobot(self):
        pass

class CatFactory(Factory):
    def _init_(self):
        self.cat_count = 0
    
    def createRobot(self):
        self.cat_count += 1
        return Cat()
    
    def catCount(self):
        return self.cat_count

class DogFactory(Factory):
    def haveDog(self):
        self.dog = self.,createRobot()
    
    def createRobot(self):
        return Dog()
    
    def addWing(self, dog:Dog):
        print("dog wings added")
        return dog

# 사용 예시
cat_factory = CatFactory()
cat1 = cat_factory.createRobot()
cat2 = cat_factory.createRobot()
print(cat_factory.catCount())

dog_factory = DogFactory()
dog1 = dog_factory.createRobot()
dog_Factory.addWing(dog1)

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Factory Method Pattern (ID카드 발급 예시)

• Class Diagram

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Implementation - Abstract Class

class Product:
	def use(self):
		pass

• 제품을 표현한 클래스, 추상 Method use만이 선언되어 있습니다.
• 여기서 구체적인 use는 구체 클래스에게 맡깁니다.
• 여기서 제품이란? ‘무엇이든 use할 수 있는것’ 으로 규정하고 있습니다.

class Factory:
    def create(self, owner) -> Product:
        p = self.create_product(owner)
        self.register_product(p)
        return p

# 하위에서 구현됨
def create_product(self, owner) -> Product:
    pass

# 하위에서 구현됨
def register_product(self, product) -> None:
    pass

• 제품을 만들고 (createProduct), 만든 제품을 등록 (registerProduct)합니다.
• 실질적으로 제품을 만들고, 등록하는 구체적인 내용은 하위클래스에서 수행합니다.
• CreateMethod 에서 제품을 만들어서 등록한다는 순서로 구현되고 있습니다.
• 구체적인 내용은 Factory Method Pattern을 적용한 프로그램에 따라 다릅니다.

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Concrete Class

class IDCard(Product):
    def __init__(self, owner):
        print(owner + "의 카드를 만듭니다.")
        self.owner = owner

    def use(self):
        print(self.owner + "의 카드를 사용합니다.")
    
    def getOwner(self):
        return self.owner

• 예로써 인식카드 번호를 나타내는 IDCard 클래스를 생각해 볼수 있습니다.
• Product 클래스의 하위 클래스로 정의합니다.

class IDCardFactory(Factory):
    def __init__(self):
        self.owners = [] # 카드 발급자 리스트

    def create_product(self, owner) -> Product: # abstract method
        return IDCard(owner)

    def register_product(self, product):  # abstract method
        self.owners.append(product.getOwner())

    def getOwners(self):
        return self.owners

• CreateProduct, RegisterProduct의 두가지 Method를 구현하고 있습니다.

Client

factory = IDCardFactory()
card1 = factory.create("홍길동")
card2 = factory.create("이순신")
card3 = factory.create("강감찬")
card1.use()
card2.use()
card3.use()

Output

홍길동의 카드를 만듭니다.
이순신의 카드를 만듭니다.
강감찬의 카드를 만듭니다.
홍길동의 카드를 사용합니다.
이순신의 카드를 사용합니다.
강감찬의 카드를 사용합니다.

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Summary of Factory Method Pattern

• Factory Method Pattern은 Factory Pattern의 확장버전입니다.
• Factory 자체에 여러 기능을 추가하고 싶을 때 사용합니다.

💡 예를 들어, A제품과 B제품을 몇개를 만들었는지 추적하고 싶을 수도 있고, Factory의 상태를 알고 싶을수도 있고, Factory에서 생성되는 오브젝트를 추가적으로 처리해야할 일이 있을 수 있습니다.
이럴 때 단순한 기준 Factory Pattern만으로는 추가 기능을 구현하는데 어려움이 있습니다. → 그래서 Factory Method Pattern이 등장합니다.

• Factory Interface를 따로 두어 각 제품에 특화된 Factory들을 만들어서 특화된 Factory에 여러 기능들을 추가할 수 있도록 합니다.
• Framework의 내용을 수정하지 않아도 전혀 다른 제품과 공장을 만들 수 있습니다.
• 즉, framework 내용을 수정할 필요가 없습니다.
• 우리의 예시에서 framework 패키지는 idcard 패키지에 “의존하고 있지 않다”고 표현합니다.

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패턴 이용과 개발자 간의 의사소통

• 실제로 이루어지는 조작에 비하여 복잡한 프로그램으로 느껴질수도 있습니다. 1개의 클래스를 읽는것만으로도 동작을 이해하기 어렵기 때문입니다.
• 상위 클래스에서 동작의 골격을 이해하고, 거기에서 사용되고 있는 추상 Method가 무엇인지 확인 후, 그 추상 Method를 실제로 구현하고 있는 클래스의 소스코드를 살펴볼 필요가 있습니다.
• 일반적으로 디자인 패턴을 사용해서 어떤 클래스를 설계할 때, 그 클래스를 보수 하는 사람에게 설계자가 의도한 디자인 패턴이 무엇인지를 전달할 필요가 있습니다.
• 그렇지 않으면? 설계자의 처음 의도와 동떨어진 수정이 가해질 가능성이 있기 때문입니다.
• 프로그램의 주석이나 개발 문서 안에 실제로 사용되고 있는 디자인패턴의 명칭 & 의도를 기술해 놓는것도 좋은 방법입니다.