Design Pattern 디자인패턴 Prototype Pattern 프로토타입 패턴

Prototype Pattern 프로토타입 패턴

객체를 복사해야 하는 경우에 사용되는 디자인 패턴입니다. 

예를 들어 DB 작업이 많은데, 객체를 저장해야 한다고 하면, 프로토타입 패턴을 이용해 객체를 복사(캐싱) 해놓은 뒤, DB가 여유있을 때 (?) 객체를 저장할 수 있도록 하는데 사용됩니다. 

프로토타입 패턴에서 보통 객체를 복사하는 역할을 맡은 Interface는 clone 메소드 하나만 가집니다.

프로토타입 패턴의 사용

• 객체의 생성 방법이 시스템과 독립적이어야 하는 경우 ( 클래스 상속 구조와 팩토리(객체 생성 패턴) 구조가 동일한 것을 피하기 위해서)
• 객체의 인스턴스 생성/변형이 런타임에서 일어나야 하는 경우 ( 객체가 몇가지 상태 표현을 갖는 경우 매번 적절한 상태로 인스턴스를 수동으로 변화시키는 것보다 해당 상태의 프로토타입을 이용해 객체를 복제하는 것이 편리할 수 있습니다.)

프로토타입 패턴의 장단점

장점

• 미리 만들어진 프로토타입을 이용하여 반복적인 객체 초기화 작업을 줄일 수 있습니다. 
• 복잡한 구조나 변수를 가진 객체를 좀더 편리하게 생성할 수 있습니다.
• 서브 클래스를 줄일 수 있습니다.

단점

•  실제 객체 클래스는 고객에게는 감춰지게 됩니다. (고객은 프로토타입을 통해서 객체에 접근합니다.)
• 서브클래스마다 clone 메소드를 구현해야 할 수 있습니다.  

 

프로토타입 패턴 구현

복사 메소드를 사용하기 위해 Cloneable를 implements 했습니다. cloneable은 얇은 복사를 가능하게 해주는 기능힙니다.

* 얕은 복사 : 기본타입이면 실제 값이 , 참조타입이면 객체의 번지(주소값)이 복사됨.

* https://mantaray.tistory.com/26#clone()

 

abstract class Shape implements Cloneable {

    private String name;

    public Shape(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Shape(Shape shape) {
        super();
        this.name = shape.name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    @Override
    public Object clone() {
        try {
            return (Shape) super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new AssertionError();
        }
    }
}

public class Circle extends Shape {

    public Circle() {
        super("Circle");
    }

    public Circle(Circle shape) {
        super(shape);
    }
}

public class Triangle extends Shape{

    public Triangle() {
        super("Triangle");
    }

    public Triangle(Triangle shape) {
        super(shape);
    }
}

public class Prototype {
	
 	private static Map<Integer, Shape> shapeMap = new HashMap<>();

    public static Shape getShape(Integer id) {
        return (Shape) shapeMap.get(id).clone();
    }

    public static void setShape(Integer id, Shape shape) {
        shapeMap.put(id, shape);
    }

}

public class Main {
	
 public static void main(String[] args) {

        prototype prototype = new prototype();

        Shape orgin1 = new Triangle();
        Shape orgin2 = new Circle();
        Shape orgin3 = new Triangle();

        prototype.setShape(1, orgin1);
        prototype.setShape(2, orgin2);
        prototype.setShape(3, orgin3);

        Shape clone1 = prototype.getShape(1);
        System.out.println( "orgin1 : hashCode="+orgin1.toString()
                + ", name="+ orgin1.getName()
                + ", name hashCode="+orgin1.getName().hashCode());
        System.out.println( "clone1 : hashCode="+clone1.toString()
                + ", name="+ clone1.getName()
                + ", name hashCode="+clone1.getName().hashCode());

        Shape clone2 = prototype.getShape(2);
        System.out.println( "orgin2 : hashCode=" +orgin2.toString()
                + ", name="+ orgin2.getName()
                + ", name hashCode="+orgin2.getName().hashCode());
        System.out.println("clone2 : hashCode=" +clone2.toString()
                + ", name="+ clone2.getName()
                + ", name hashCode="+clone2.getName().hashCode());

        Shape clone3 = prototype.getShape(3);
        System.out.println( "orgin3 : hashCode=" +orgin3.toString()
                + ", name="+ orgin3.getName()
                + ", name hashCode="+orgin3.getName().hashCode());

        System.out.println("clone3 : hashCode=" +clone3.toString()
                + ", name="+ clone3.getName()
                + ", name hashCode="+clone3.getName().hashCode());
    }

}

객체의 주소값은 다르지만 데이터의 주소값은 같은 객체가 복사됬음을 확인할 수 있습니다. 

orgin1 : hashCode=javatest.designPattern.prototype.Triangle@71be98f5, name=Triangle, name hashCode=1562406440
clone1 : hashCode=javatest.designPattern.prototype.Triangle@6fadae5d, name=Triangle, name hashCode=1562406440

orgin2 : hashCode=javatest.designPattern.prototype.Circle@17f6480, name=Circle, name hashCode=2018617584
clone2 : hashCode=javatest.designPattern.prototype.Circle@2d6e8792, name=Circle, name hashCode=2018617584

orgin3 : hashCode=javatest.designPattern.prototype.Triangle@2812cbfa, name=Triangle, name hashCode=1562406440
clone3 : hashCode=javatest.designPattern.prototype.Triangle@2acf57e3, name=Triangle, name hashCode=1562406440

참조

• https://refactoring.guru/design-patterns/prototype
• https://www.tutorialspoint.com/design_pattern/prototype_pattern.htm
• https://www.geeksforgeeks.org/prototype-design-pattern/