이터레이터 디자인 패턴

들어가며 §

이 포스팅의 내용은 <<Java 언어로 배우는 디자인 패턴>> 1장 Iterator 패턴을 정리한 것입니다. 여기 나오는 코드는 JDK 1.8에서 작성, 테스트 되었습니다. 이 포스팅에 있는 코드는 여기 서 확인하실 수 있습니다. 코드 또한 책에서 예제로 나온 코드를 조금 변경한 것입니다.

Iterator 패턴 §

Java 언어에서 배열의 모든 요소를 표시하기 위해서는 다음과 같이 for 문을 사용합니다.

for (int i =0; i<arr.length; i++) {
    System.out.println(arr[i]);
}

for 문에서 i를 하나씩 증가시키면,현재 보고 있는 배열의 요소를 차례대로 검색하게 됩니다. 여기서 사용하는 변수 i를 추상화 한 것을 디자인 패턴에서는 이터레이터 패턴이라고 합니다.

예제 프로그램 §

여기서 확인할 예제 프로그램은 서가(BookShelf) 안에 책(Book)을 넣고, 그 책의 이름을 차례대로 표시하는 프로그램입니다.

Aggregate 인터페이스 §

Aggregate 인터페이스는 요소들이 나열되어 있는 집합체를 나타냅니다. 이 인터페이스를 구현한 클래스는, 배열과 같이 무엇인가가 많이 모여 있습니다. Aggregate 인터페이스는 다음과 같이 구성됩니다.

public interface Aggregate {
    Iterator iterator();
}

전체적인 다이어그램은 다음과 같습니다.

• Aggregate : 이터레이터를 만들어내는 인터페이스를 결정합니다. 이 인터페이스를 구현하면, 구현체에서 이터레이터를 생성할 수 있습니다.
  • 위의 다이어그램에서는 BookShelf, BookShelfList 가 구현체입니다.
  • 각각 ArrayList, LinkedList를 이용하여 BookShelf를 구현했습니다.
• BookShelfInterface : BookShelf를 만들기 위해 필요한 메서드의 인터페이스입니다. Aggregate를 implement하여, 책장에 필요한 인터페이스를 추가합니다.
• Iterator : 요소를 순서대로 검색해가는 인터페이스를 결정합니다. hasNext와 next 메소드를 결정합니다.
  • hasNext : 다음 요소가 있는지 확인하는 인터페이스입니다.
  • next : 다음 요소를 얻어오는 인터페이스입니다.
• BookShelfIterator : Iterator에서 결정한 인터페이스를 실제로 구현한 구현체입니다.

특징 §

배열이라면 for 문을 돌리면 될 것을, 왜 이터레이터 패턴을 사용하는 것일까요? 사용하는 이유와, 이터레이터 패턴에서 조심해야 될 특징들은 다음과 같습니다.

구현에 상관 없이 Iterator를 사용할 수 있다 §

실제로 BookShelf에서 어떻게 내부에 데이터를 저장하는지 관계 없이, Iterator를 사용하여 데이터를 순회할 수 있습니다.

while (iterator.hasNext()) {
            Book book = (Book)iterator.next();
            result.add(book.getName());
        }

실제로 순회하는 코드는 위와 같은데, 위의 코드에서는 Iterator의 내부 구현에 의존하는 메서드가 없기 때문입니다. 그래서 순회하는 코드에 영향을 주지 않고, 내부 자료구조를 변경할 수 있습니다. 위의 다이어그램에서도, ArrayList와 LinkedList로 데이터를 저장하는 BookShelf, BookShelfList를 따로 만들었습니다만, while루프를 변경하지 않고도 테스트 하는데 문제가 없었습니다.

Aggregate와 Iterator의 대응 §

BookShelfInterface와 Iterator는 쌍을 이루고 있기 때문에, 그것들의 구현체인 BookShelf와 BookShelfIterator 또한 서로 쌍을 이루고 있습니다. 만약, BookShelfInterface의 getBookAt을 변경한다면, BookShelfIterator또한 변경해야 합니다.

next와 hasNext §

• next : 현재의 요소를 반환하면서, 다음 위치로 진행
• hasNext : 다음에 next 메서드를 호출해도 괜찮은지 체크하는 메서드

복수의 Iterater §

앞에서 복수의 BookShelf 구현체를 생성했던 것처럼, 다수의 Iterator 객체를 만들 수도 있습니다. 이는 BookShelf 구현체 내부에서 어떤 Iterator를 사용할지 결정할 수 있기 때문입니다. Iterator 또한 다양한 종류가 있을 수가 있습니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다.

• 뒤에서 시작해서 역방향으로 진행한다.
• 정방향으로도, 역방향으로도 진행한다(next 메서드 뿐만 아니라, previous 메서드가 있을 수도 있습니다.)
• 번호를 지정해서 갑자기 그곳으로 점프한다.

이처럼 다수의 Iterator를 구현한 후, BookShelf 에서 new를 할때 이 객체를 사용할 수도 있습니다.

관련 패턴 §

Visitor 패턴 §

이터레이터 패턴은 집합체에서 하나씩 요소를 꺼내서 세는 것입니다. 그러나, 인터페이스 내에 그 요소들을 어떻게 처리할지 서술하고 있지는 않습니다. 하나씩 세면서 동시에 처리를 하는 일은 자주 발생하는 일입니다. Visitor 패턴은 바로 이것을 위한 디자인 패턴입니다.

Composite 패턴 §

Composite 패턴은 재귀적인 구조를 갖는 패턴입니다.

Factory Method 패턴 §

iterator 메서드가 Iterator 인스턴스를 만들 때, Factory Method 패턴이 사용되는 경우가 있습니다.