[GoF 디자인 패턴] 플라이급 (Flyweight) 패턴

20/3/2023
읽는 시간 3분

플라이급 (Flyweight) 패턴

구조(structural) 패턴 중 하나로, 객체를 공유하여 메모리 사용량을 줄일 수 있는 패턴이다.

객체 생성과 소멸이 빈번하게 발생할 경우, 메모리 사용량이 많아지고 성능 저하를 유발할 수 있는데 동일한 데이터를 가지는 객체들을 하나의 객체로 만들어 객체 생성 비용과 메모리 사용량을 줄일 수 있다.

플라이급 패턴 구성요소

Flyweight : 공유 가능한 상태를 가지는 인터페이스
Concrete Flyweight : Flyweight 인터페이스를 구현하며 공유 가능한 상태 저장
Unshared Concrete Flyweight : 객체의 상태가 공유되지 않는 객체 생성. 객체 생성 비용 절약이 목적
Flyweight Factory : Flyweight 객체 생성 및 관리 - 동일한 객체가 여러 번 생성되는 것 방지

구성 예제

Flyweight 패턴을 적용하기 위해 인터페이스를 만들어준다.

1public interface Product {
2    void buy();
3}

Product 객체를 공유하여 생성할 때, buy() 메소드를 호출하는 코드에서는 어떤 구체적인 클래스에서 buy() 메소드를 구현했는지 몰라도 되므로 코드의 유연성과 재사용성이 향상된다.

Flyweight 인터페이스를 구현한 SharedProduct 클래스를 만든다.

 1public class SharedProduct implements Product {
 2    private final ProductType type;
 3
 4    public SharedProduct(ProductType type) {
 5        this.type = type;
 6    }
 7
 8    @Override
 9    public void buy() {
10        System.out.println(type + " 을 구매합니다.");
11    }
12}

이 클래스는 플라이급 패턴에서 공유되는 객체를 표현하는데 사용된다. 같은 ProductType을 가진 객체가 이미 생성되었다면 새로 생성하지 않고 이미 생성된 객체를 공유하여 사용하는 것이 목적이다.
→ “메모리 사용을 최적화할 수 있다.”

Flyweight 패턴의 반대 개념인 Unshared Concrete Flyweight를 구현한다.

 1public class UnsharedProduct implements Product {
 2    private final ProductType type;
 3    private final int price;
 4
 5    public UnsharedProduct(ProductType type, int price) {
 6        this.type = type;
 7        this.price = price;
 8    }
 9
10    @Override
11    public void buy() {
12        System.out.println(price + " 가격으로 " + type + " 을 구매합니다.");
13    }
14}

고유한 속성을 가진 객체를 반복해서 생성해야 할 때 사용한다. SharedProduct 클래스와는 다르게 객체마다 고유한 ProductType과 price를 가질 수 있다.
→ “객체를 유연하게 생성할 수 있다.”

객체를 생성하고 캐싱하는 Flyweight Factory 클래스를 만든다.

 1public class ProductFactory {
 2    private static final HashMap<ProductType, Product> products = new HashMap<>();
 3
 4    public static Product getProduct(ProductType type) {
 5        if (!products.containsKey(type)) {
 6            products.put(type, new SharedProduct(type));
 7        }
 8        return products.get(type);
 9    }
10
11    public static Product getProduct(ProductType type, int price) {
12        return new UnsharedProduct(type, price);
13    }
14
15}

SharedProduct과 UnsharedProduct 클래스를 통합적으로 관리할 수 있는 getProduct() 메서드를 오버로딩(overloading) 하였다. 첫 번째 메서드는 HashMap을 사용하여 이미 생성된 Product 객체(SharedProduct)를 공유하고 두 번째 메서드는 새로운 UnsharedProduct 객체를 생성한다.

플라이급 패턴을 사용하는 Client 코드 예시이다.

 1Product computer1 = ProductFactory.getProduct(ProductType.COMPUTER);
 2computer1.buy();
 3Product computer2 = ProductFactory.getProduct(ProductType.COMPUTER);
 4computer2.buy();
 5
 6System.out.println("computer1 == computer2 : " + (computer1 == computer2));
 7
 8// unshared product 생성 (고유한 속성)
 9Product phone1 = ProductFactory.getProduct(ProductType.PHONE, 100000);
10phone1.buy();
11Product phone2 = ProductFactory.getProduct(ProductType.PHONE, 300000);
12phone2.buy();
13
14System.out.println("phone1 == phone2 : " + (phone1 == phone2));

computer 객체는 이미 생성된 적이 있으면 기존 computer 객체를 공유한다. 따라서 computer1 == computer2 명령어를 실행할 경우 동일한 객체이므로 true 값이 반환된다. phone 객체는 각각 고유한 속성을 가진다. 따라서 phone1 == phone2 명령어를 실행할 경우 서로 다른 객체이므로 false 값이 반환된다.

플라이급 패턴 고려사항

객체 생성 비용이 높거나 객체를 불변하게 유지하려는 경우에 플라이급 패턴을 효과적으로 적용할 수 있다. 하지만 객체 상태가 변경될 가능성이 있거나 객체 공유로 인해 병목 현상이 발생하는 경우에는 지양해야 한다.

플라이급 패턴 사용 시 장점

메모리 사용량을 줄일 수 있다.
객체 생성 비용을 절약할 수 있다.
객체의 불변성을 유지할 수 있다.