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[Head First Design Patterns] 옵저버 패턴(Observer Pattern)

한 객체의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체들한테 연락이 가고 자동으로 내용이 갱신되는 방식으로 일대다 의존성을 정의합니다.

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[Head First Design Patterns] 옵저버 패턴(Observer Pattern)

본 내용은 Head First 디자인 패턴(Eric Freeman, Elisabeth Freeman, Kathy Sierra, Bert Bates 지음, 서환수 옮김)을 읽은 후, 생각을 정리한 내용입니다.
보다 상세한 내용이 궁금하신 분은 해당 책을 읽어보는 것을 추천합니다.

개요

옵저버 패턴(Observer Pattern)에 대해 알아보고, 구현 방법 및 예시에 대해 알아봅니다.

의도 (Intent)

옵저버 패턴에서는 한 객체의 상태가 바뀌면 그 객체에 의존하는 다른 객체들한테 연락이 가고 자동으로 내용이 갱신되는 방식으로 일대다(One-To-Many) 의존성을 정의합니다.

동기 (Motivation)

주식 데이터는 여러 방법으로 가공할 수 있습니다. 동일한 주식 데이터를 기반으로 다양한 트레이딩 전략에 따라 가공하거나, 다양한 종류의 차트별로 가공을 할 수 있습니다.
또한, 각 가공방법들은 주식 데이터가 갱신되면, 갱신된 데이터를 기반으로 다시 재 가공해야 합니다.
일반적인 방법으로는 언제 그리고 어느 시점에 데이터가 가공될지 알기는 쉽지 않습니다. 이럴 때 사용하는 패턴이 옵저버 패턴입니다.

쉬운 예제로 주식 데이터를 기반으로 한글 차트, 영문 차트로 가공하는 예시를 들겠습니다.
각 차트에서 1초마다 주식 데이터가 갱신 되었는지 호출 및 데이터를 비교하여, 데이터가 갱신되었을 때 재 가공하는 방법도 있지만, 이 방법은 비효율적입니다.

해결 방법으로는 주식 데이터를 구독 가능한 Observable 인터페이스 구현하도록 하고, 한글 차트, 영문 차트를 구독자인 Observer 인터페이스를 구현하도록 해서, 주식 데이터가 갱신될 때, 해당 주식 데이터를 구독하는 모든 구독자에게 데이터가 갱신됨을 알려주면 됩니다.
여기서 중요한 것은 구독 가능한 주식 데이터는 구독자들이 해당 갱신된 데이터를 받아가서 무엇을 하는지 알 수 없고, 알 필요도 없다는 것 입니다.

구조 (Structure)

옵저버 패턴의 주요 구조는 다음과 같습니다.

Observer Pattern Structure

  • Observable 인터페이스 :
    addObserver() 메서드로 Observer를 구현한 구독자를 추가할 수 있고,
    deleteObserver() 메서드로 Observer를 구현한 구독자를 제거할 수 있고,
    notifyObservers() 메서드로 Observer를 구현한 구독자들에게 메시지를 보낼 수 있습니다.
  • StockData 클래스 :
    setData() 메서드로 데이터를 설정 후, 내부에서 notifyObservers() 메서드를 호출해 구독자들에게 메시지를 보내고,
    getCode(), getDate(), getPrice() 메서드를 통해 커스텀 데이터를 반환합니다.
  • Observer 인터페이스 :
    update() 메서드를 통해 구독중인 데이터 갱신시 메시지를 처리합니다.
  • Chartable 인터페이스 :
    draw() 메서드로 차트 그리는 기능을 수행합니다.
  • StockKrChart, StockEnChart 클래스 :
    update() 메서드 내부에서 draw() 메서드를 호출해 구독중인 데이터 갱신시 해당 데이터를 기반으로 차트를 그립니다.

예제 (Example)

옵저버 패턴의 예제입니다.

public interface Observable {

  void addObserver(Observer observer);

  void deleteObserver(Observer observer);

  void notifyObservers();

}


public class StockData implements Observable {

  private List<Observer> observers;
  private String code;
  private LocalDate date;
  private Long price;

  public StockData() {
    this.observers = new ArrayList<>();
  }

  @Override
  public void addObserver(Observer observer) {
    this.observers.add(observer);
  }

  @Override
  public void deleteObserver(Observer observer) {
    this.observers.remove(observer);
  }

  @Override
  public void notifyObservers() {
    observers.forEach(observer -> observer.update(this));
  }

  public void setData(String code, LocalDate date, Long price) {
    this.code = code;
    this.date = date;
    this.price = price;

    this.notifyObservers();
  }

  public String getCode() {
    return code;
  }

  public LocalDate getDate() {
    return date;
  }

  public Long getPrice() {
    return price;
  }

}

Observable 인터페이스를 구현한 StockData 클래스를 만듭니다.
StockData 클래스 내부에는 구독자 리스트를 관리할 수 있는 observers 맴버 변수를 두고, addObserver(), deleteObserver(), notifyObservers() 메서드를 알맞게 구현합니다. 그리고 setData() 메서드를 통해 데이터 갱신이 일어나면 notifyObservers() 메서드를 호출하여 모든 구독자들에게 데이터 갱신을 알립니다.

public interface Observer {

  void update(Observable observable);

}


public interface Chartable {

  void draw();

}


public class StockKrChart implements Observer, Chartable {

  private String code;
  private LocalDate date;
  private Long price;

  @Override
  public void update(Observable observable) {
    if (observable instanceof StockData) {
      StockData stockData = (StockData) observable;
      this.code = stockData.getCode();
      this.date = stockData.getDate();
      this.price = stockData.getPrice();

      this.draw();
    }
  }

  @Override
  public void draw() {
    // Chart 그리기
    System.out.printf("코드: %s; 날짜: %s; 가격: %d\n", this.code, this.date, this.price);
  }

}


public class StockEnChart implements Observer, Chartable {

  private String code;
  private LocalDate date;
  private Long price;

  @Override
  public void update(Observable observable) {
    if (observable instanceof StockData) {
      StockData stockData = (StockData) observable;
      this.code = stockData.getCode();
      this.date = stockData.getDate();
      this.price = stockData.getPrice();

      this.draw();
    }
  }

  @Override
  public void draw() {
    // Chart 그리기
    System.out.printf("Code: %s; Date: %s; Price: %d\n", this.code, this.date, this.price);
  }

}

Observer, Chartable 인터페이스를 구현한 StockKrChart, StockEnChart 클래스를 만듭니다.
StockKrChart 클래스는 구독중인 데이터가 갱신되면, 데이터를 한글 기반으로 그리고, StockEnChart 클래스는 구독중인 데이터가 갱신되면, 데이터를 영문 기반으로 그립니다.

public class Main {

  public static void main(String[] args) {
    StockData stockData = new StockData();

    stockData.addObserver(new StockKrChart());
    stockData.addObserver(new StockEnChart());

    stockData.setData("삼성전자", LocalDate.of(2021, 3, 1), 80000L);
    stockData.setData("삼성전자", LocalDate.of(2021, 3, 2), 90000L);
  }

}

이제 구독 가능한 클래스인 StockData를 생성하고, StockKrChart, StockEnChart 구독자를 추가합니다.
이후 삼성전자의 2021-03-01, 2021-03-02 데이터를 입력하면 아래와 같이 한글 데이터, 영문 데이터가 출력됩니다.

코드: 삼성; 날짜: 2021-03-01; 가격: 80000
Code: 삼성; Date: 2021-03-01; Price: 80000

코드: 삼성; 날짜: 2021-03-02; 가격: 90000
Code: 삼성; Date: 2021-03-02; Price: 90000

줄이며…

구독중인 데이터가 변경될 때, 모든 구독자에게 한번에 알릴 수 있는 옵저버 패턴에 대해 알아보았습니다. 하지만 이러한 옵저버 패턴을 사용할 때 주의할 점이 있습니다. 바로, 옵저버한테 연락이 가는 순서에 의존하면 안된다는 점입니다.
즉, 각 옵저버들의 실행 순서는 독립적이여야 한다는 것 입니다.

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