[Design Pattern]GoF 의 Design Pattern - Creational Patterns - Prototype
Definition
Specify the kind of objects to create using a prototypical instance, and create new objects by copying this prototype.
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분류 |
설명 |
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이름(Name) |
Prototype |
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의도(Insert) |
견복적 인스턴스를 사용하여 생성할 객체의 종류를 명시하고 이렇게 만들어진 견본을 복사해서 새로운 객체를 생성한다. |
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문제점(Problem) |
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해결법(Solution) |
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관계자(Participant)와 협력자(Collaborator) |
Prototype 패턴과 Abstract Factory 패턴은 어떤 면에서 경쟁적인 관계이다. Composite 패턴과 Decorator패턴을 많이 사용해야 하는 설계라면 Prototype패턴을 사용하는 것이 더 좋은 방법이다. |
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결과(Consequence) |
프로토타입은 추상 팩토리와 빌더가 가지는 비슷한 결과를 갖는다. 클라이언트에게 어떤 구체적인 제품이 있는지를 감출 수 있기 때문에, 클라이언트가 상대해야하는 클래스의 수가 적어지게 되고, 이로써 수정 없이도 애플리케이션에 종속된 클래스들과 동작 할 수 있게 된다. 프로토타입 패턴의 추가적 특성을 보면 다음과 같다. 1. 런타임에 새로운 제품을 삽입하고 삭제 할 수 있다. 프로토타입을 이용하면 클라이언트에 프로토타입으로 생성되는 인스턴스를 등록하는 것만으로도 시스템에 새로운 제품 클래스를 추가할 수 있게 된다. 2. 값들을 다양화함으로써 새로운 객체를 명세한다. 동적인 시스템에서는 객체 합성에 의해서 새로운 행위를 정의 할 수 있다. 즉, 새로운 클래스를 생성할 필요없이 객체에 정의된 변수의 값에 따라서 행위를 변경할 수 있게 된다는 것이다. 3. 구조를 다양화함으로써 새로운 객체를 정의할 수 있다. 많은 애플리케이션은 요소와 세부 요소의 합성으로 만들어진다. 회로 설계를 위한 편집기를 보면, 세부 회로를 모아서 큰 회로를 만든다. 이런 애플리케이션이라면 어떤 특정 세부 회로를 계속 반복 이용해서 복잡한 사용자 정의 구조를 만들어 가야 하는 경우가 빈번하게 발생 할 수 있다. 이런 경우에 프로토타입 패턴은 좋은 해결책이 될 수 있다. 4. 서브클래스의 수를 줄인다. Factory Method 패턴을 보면 Creator클래스의 계층도가 처리할 제품 관련 클래스의 계층도와 병렬로 합성되는 것을 알 수 있다. Prototype 패턴에서는 Factory Method에게 새로운 객체를 만들어 달라고 요청하는 것이 아니라 Prototype을 복제하는 것이기 때문에, Creator클래스에 따른 새로운 상속 계층은 필요가 없다. 5. 동적으로 클래스에 따라 애플리케이션을 형성 할 수 있다. 일부 실행 환경에서는 동적으로 클래스들을 애플리케이션으로 등록할 수 있도록 해주고 있다. Prototype 패턴은 C++와 같은 언어의 특징을 잘 살릴 수 있다. |
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구현(Implementation) |
Prototype패턴은 C++와 같은 정적 언어에서 매우 유용하다. C++의 클래스는 객체가 아니고, 런타임 시 타입 정보가 별로 없다. 이 패턴은 스몰토크나 Objective-C와 같은 언어에서는 별로 중요한 패턴이 아닌데 이미 인스턴스 생성을 위한 프로토타입을 어느 정도 지원하고 있다. Shelf같은 프로토타입 기반 언어에서는 모든 객체의 생성이 프로토타입이 복사를 통해 이루어진다. 1. 프로토타입 매니저를 사용한다. 프로토타입의 수가 아직 정해지지 않은 경우라면 가능한 포로토타입이 등록된 레지스트리를 관리해야한다. 클라이언트는 프로토타입 자체를 다루지는 않고 단지 레지스트리를 검색하고 레지스트리에 저장할 뿐이다. 클라이언트는 복제하기 전에 레지스트리에 프로토타입이 있는지 먼저 검색을 요청한다. 우리는 이런 레지스트리를 프로토타입 매니저라고 한다. 2. Clone() 오퍼레이션을 구현한다. 대부분의 객체는 복제 기능을 제공한다. 객체의 복제가 단순하게 클래스에 정의된 인스턴스 변수들을 복제하는 것인지, 아니면 이들 변수를 공유하는 것인지에 대한 문제이다. 3. Clone()을 초기화환다. 지금 까지의 복제 방법은 Clone() 오퍼레이션에 파라미터를 정의 할 수 없다. 왜냐하면 프로토타입 클래스들 간에 파리미터의 수가 서로 다르기 때문이다. |
UML class diagram
Participants
The classes and/or objects participating in the Prototype pattern are:
- Prototype (ColorPrototype)
- declares an interace for cloning itself
- ConcretePrototype (Color)
- implements an operation for cloning itself
- Client (ColorManager)
- creates a new object by asking a prototype to clone itself
Sample code in C#
This structural code demonstrates the Prototype pattern in which new objects are created by copying pre-existing objects (prototypes) of the same class.
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// Prototype pattern -- Structural example //-------------------------------------------------------- // Copyright (C) 2001 - 2002, Data & Object Factory // All rights reserved. www.dofactory.com // // You are free to use this source code in your // applications as long as the original copyright // notice is included. // // THIS CODE AND INFORMATION IS PROVIDED "AS IS" WITHOUT // WARRANTY OF ANY KIND, EITHER EXPRESSED OR IMPLIED, // INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE IMPLIED WARRANTIES OF // MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. //-------------------------------------------------------- using System; // "Prototype" abstract class Prototype { // Fields private string id; // Constructors public Prototype( string id ) { this.id = id; } public string Id { get{ return id; } } // Methods abstract public Prototype Clone(); } // "ConcretePrototype1" class ConcretePrototype1 : Prototype { // Constructors public ConcretePrototype1( string id ) : base ( id ) {} // Methods override public Prototype Clone() { // Shallow copy return (Prototype)this.MemberwiseClone(); } } // "ConcretePrototype2" class ConcretePrototype2 : Prototype { // Constructors public ConcretePrototype2( string id ) : base ( id ) {} // Methods override public Prototype Clone() { // Shallow copy return (Prototype)this.MemberwiseClone(); } } /// <summary> /// Client test /// </summary> class Client { public static void { // Create two instances and clone each ConcretePrototype1 p1 = new ConcretePrototype1("I"); ConcretePrototype1 c1 = (ConcretePrototype1)p1.Clone(); Console.WriteLine( "Cloned: {0}", c1.Id ); ConcretePrototype2 p2 = new ConcretePrototype2("II"); ConcretePrototype2 c2 = (ConcretePrototype2)p2.Clone(); Console.WriteLine( "Cloned: {0}", c2.Id ); } } Output Cloned: I |
This real-world code demonstrates the Prototype pattern in which new Color objects are created by copying pre-existing, user-defined Colors of the same type.
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// Prototype pattern -- Real World example //-------------------------------------------------------- // Copyright (C) 2001 - 2002, Data & Object Factory // All rights reserved. www.dofactory.com // // You are free to use this source code in your // applications as long as the original copyright // notice is included. // // THIS CODE AND INFORMATION IS PROVIDED "AS IS" WITHOUT // WARRANTY OF ANY KIND, EITHER EXPRESSED OR IMPLIED, // INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE IMPLIED WARRANTIES OF // MERCHANTABILITY OR FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. //-------------------------------------------------------- using System; using System.Collections; // "Prototype" abstract class ColorPrototype { // Methods public abstract ColorPrototype Clone(); } // "ConcretePrototype" class Color : ColorPrototype { // Fields private int red, green, blue; // Constructors public Color( int red, int green, int blue) { this.red = red; this.green = green; this.blue = blue; } // Methods public override ColorPrototype Clone() { // Creates a 'shallow copy' return (ColorPrototype) this.MemberwiseClone(); } public void Display() { Console.WriteLine( "RGB values are: {0},{1},{2}", red, green, blue ); } } // Prototype manager class ColorManager { // Fields Hashtable colors = new Hashtable(); // Indexers public ColorPrototype this[ string name ] { get{ return (ColorPrototype)colors[ name ]; } set{ colors.Add( name, value ); } } } /// <summary> /// PrototypeApp test /// </summary> class PrototypeApp { public static void { ColorManager colormanager = new ColorManager(); // Initialize with standard colors colormanager[ "red" ] = new Color( 255, 0, 0 ); colormanager[ "green" ] = new Color( 0, 255, 0 ); colormanager[ "blue" ] = new Color( 0, 0, 255 ); // User adds personalized colors colormanager[ "angry" ] = new Color( 255, 54, 0 ); colormanager[ "peace" ] = new Color( 128, 211, 128 ); colormanager[ "flame" ] = new Color( 211, 34, 20 ); // User uses selected colors string colorName = "red"; Color c1 = (Color)colormanager[ colorName ].Clone(); c1.Display(); colorName = "peace"; Color c2 = (Color)colormanager[ colorName ].Clone(); c2.Display(); colorName = "flame"; Color c3 = (Color)colormanager[ colorName ].Clone(); c3.Display(); Console.Read(); } } Output RGB values are: 255,0,0 |
