⛓️ Java Design-Pattern XXⅡ - Proxy

📗 『JAVA 언어로 배우는 디자인 패턴 : 쉽게 배우는 GoF의 23가지 디자인 패턴』를 읽고 정리한 글입니다.

Proxy 패턴이란?

• Proxy란 대리인이라는 뜻으로, 일을 해야 할 본인을 대신하는 사람이다.
• 객체지향 프로그램에서는 본인도, 대리인도 객체가 된다.
• 바빠서 그 일을 할 수 없는 본인 객체를 대신해서 대리인 객체가 어느 정도 일을 처리한다.

예제 프로그램

• 이번 예제 프로그램은 ‘이름 붙인 프린터’이다.
• Main 클래스는 PrinterProxy 인스턴스를 생성하여 이름을 붙이고 그 이름을 표시한다.
• 이름 설정이나 취득에 대해서는 진짜 Printer 인스턴스는 생성되지 않았다.
• 실제로 프린터하는 단계가 되어서야 PrinterProxy 클래스는 Printer 인스턴스를 생성한다.
• Printer 클래스와 PrinterProxy 클래스를 동일시하기 위해 Printable이라는 인터페이스를 정의했다.
• 여기서는 Printer 인스턴스 생성에 오랜 시간이 걸린다는 전제로 프로그램을 작성한다.
• 물론 예제 프로그램일 뿐이므로 5초 정도의 시간을 벌 뿐이다.

Printer 클래스

public class Printer implements Printable {
	private String name; // 이름
	
	/* 생성자 */
	public Printer() {
		heavyJob("Printer 인스턴스 생성 중");
	}
	
	/* 생성자(이름 지정) */
	public Printer(String name) {
		this.name = name;
		heavyJob("Printer 인스턴스(" + name + ") 생성 중");
	}
	
	/* 이름 설정 */
	@Override
	public void setPrinterName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	/* 이름 취득 */
	@Override
	public String getPrinterName() {
		return name;
	}
	
	/* 이름 붙여서 표시 */
	@Override
	public void print(String string) {
		System.out.println("=== " + name + " ===");
		System.out.println(string);
	}
	
	/* 무거운 작업이라고 가정 */
	private void heavyJob(String msg) {
		System.out.print(msg);
		
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) { }
			System.out.print(".");
		}
		
		System.out.println("완료");
	}
}

• 앞서 말한 것처럼 가짜 무거운 작업인 heavyJob() 메서드를 갖고 있다.
• Proxy 패턴의 핵심은 Printer 클래스가 아닌 PrinterProxy 클래스에 있다.

Printable 인터페이스

public interface Printable {
	public abstract void setPrinterName(String name);
	public abstract String getPrinterName();
	public abstract void print(String string);
}

• Printer 클래스와 PrinterProxy 클래스는 동일시하기 위한 것이다.
• 각각 이름 설정, 이름 취득, 프린트 아웃을 위한 메서드이다.

PrinterProxy 클래스

public class PrinterProxy implements Printable {
	private String name;  // 이름
	private Printer real; // 본인
	
	/* 생성자 */
	public PrinterProxy() {
		this.name = "No Name";
		this.real = null;
	}
	
	/* 생성자(이름 지정) */
	public PrinterProxy(String name) {
		this.name = name;
		this.real = null;
	}
	
	/* 이름 설정 */
	@Override
	public synchronized void setPrinterName(String name) {
		if (real != null) {
			// '본인'에게도 설정한다
			real.setPrinterName(name);
		}
		this.name = name;
	}
	
	/* 이름 취득 */
	@Override
	public String getPrinterName() {
		return name;
	}
	
	/* 표시 */
	@Override
	public void print(String string) {
		realize();
		real.print(string);
	}
	
	/* 본인 생성 */
	private synchronized void realize() {
		if (real == null) {
			real = new Printer(name);
		}
	}
}

• Printer 클래스의 대리인 역할을 하며, Printable 인터페이스를 구현한다.
• name 필드는 이름을 저장하고 real 필드는 본인을 저장한다.
• setPrinterName() 메서드는 새로 이름을 설정한다.
• real이 null이면 단순히 이름을 설정하고, 아니라면 본인에 대해서도 그 이름을 설정한다.
• getPrinterName() 메서드는 자신의 name 필드 값을 반환한다.
• print() 메서드는 대리인이 할 수 있는 범위를 넘어서는 처리이기 때문에, realize() 메서드를 호출하여 본인을 생성한다.
• real 필드에는 본인이 저장되어 있기 때문에 real.print() 메서드를 호출한다.
• 이를 위임이라고 한다.
• setPrinterName(), getPrintName() 메서드를 여러 번 호출해도 Printer 인스턴스는 생성되지 않고, Printer 인스턴스 본인이 정말로 필요할 때 생성된다.
• realize() 메서드는 단순히 real 필드가 null 이면 new 키워드를 통해 생성하고, 아니라면 아무 일도 하지 않는다.
• 기억해두어야 하는 것은 Printer 클래스는 PrinterProxy의 존재를 모른다는 점이다.
• 자신이 PrinterProxy를 경유해서 호출되는지, 직접 호출되는지 Printer 클래스는 모른다.
• 반면 PrinterProxy 클래스는 Printer 클래스를 알고 있다.
• 즉 PrinterProxy 클래스는 Printer 클래스와 고정적으로 결합된 부품인 것이다.
• 또한 멀티 쓰레드 환경을 고려해 setPrinterName(), realize() 메서드는 synchronized로 선언되어 있다.

Main 클래스

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		Printable p = new PrinterProxy("Alice");
		System.out.println("이름은 현재 " + p.getPrinterName() + "입니다.");
		p.setPrinterName("Bob");
		System.out.println("이름은 현재 " + p.getPrinterName() + "입니다.");
		p.print("Hello, world.");
	}
}

• PrinterProxy 클래스를 경유해서 Printer 클래스를 이용하는 클래스이다.
• Printer 인스턴스는 print() 메서드를 호출한 후에 생성된다.

Proxy 패턴의 등장인물

Printable 인터페이스

• Proxy와 RealSubject를 동일시하기 위한 인터페이스를 정의하는 본인(Subject) 역을 맡았다.
• Client는 Proxy와 RealSubject를 구별할 필요가 없다.

PrinterProxy 클래스

• Client의 요청을 최대한 처리하고, 정말로 RealSubject가 필요할 때 RealSubject를 생성하는 대리인(Proxy) 역을 맡았다.
• Subject에 정의된 인터페이스를 구현한다.

Printer 클래스

• Proxy만으로 감당할 수 없을 때 생성되는 실제 본인(RealSubject) 역을 맡았다.
• 이 역할도 Subject에 정의된 인터페이스를 구현한다.

Main 클래스

• Proxy 패턴을 이용하는 Client 역을 맡았다.

책에서 제시하는 힌트

대리인을 사용해 속도 올리기

• 예제 프로그램에서는 Proxy를 사용함으로써 실제로 print() 메서드를 호출할 때까지 무거운 처리를 최대한 늦출 수 있었다.
• 초기화에 시간이 걸리는 기능이 많은 대규모 시스템을 생각해보면 와 닿을 것이다.
• 가령 시작 시점에 이용하지 않는 기능까지 전부 초기화해버리면 애플리케이션 시작 시간이 길어진다.
• 실제로 그 기능을 사용하는 단계가 되었을 때 초기화하는 편이 그 사용자의 스트레스를 덜어준다.

대리인과 본인을 나눌 필요가 있을까?

• PrinterProxy 클래스와 Printer 클래스를 나누지 않고 Printer 클래스 안에 처음부터 지연 평가 기능을 넣어 둘 수도 있다.
• 그러나 분리를 통해 프로그램이 부품화되면 개별적으로 수정할 수 있다.
• PrinterProxy 클래스의 구현을 바꾸면 Printable 인터페이스의 무엇을 대리인이 처리하고 무엇을 위임할지 변경 할 수 있다.
• 그런 변경을 하더라도 Printer 클래스는 수정할 필요가 전혀 없다.
• 지연 평가를 전혀 하지 않으려면 Main 클래스에서 PrinterProxy 클래스가 아닌 Printer 클래스의 인스턴스를 new 키워드로 생성하면 된다.
• PrinterProxy 클래스는 Proxy 역이라는 기능을 표현하고 있기 때문에, 그 기능을 사용할지 안 할지는 PrinterProxy를 사용할지 사용하지 않을지로 결정된다.

대리와 위임

• 대리인 혼자 처리할 수 있는 일은 직접 처리한다.
• 하지만 그렇지 않으면 본인에게 위임한다.
• 원래 현실 세계에서는 본인이 대리인에게 책임을 맡기는데, 디자인 패턴에서는 반대로 되어 있다.

투과적이란?

• Printer와 PrinterProxy는 같은 Printable 인터페이스를 구현하기 때문에, Main 클래스에서 호출하는 곳이 어떤 클래스이든 상관하지 않는다.
• PrinterProxy를 중간에 두어도, Printer를 직접 이용해도 문제 없이 사용할 수 있다.
• 이러한 특성을 투과적이라고 한다.

HTTP 프록시

• 프록시라고 하면 HTTP 프록시를 떠올리는 사람이 있을 수도 있다.
• HTTP 프록시는 HTTP 서버와 HTTP 클라이언트 사이에서 웹 페이지 캐싱 등을 하는 소프트웨어이다.
• 캐싱 또한 Proxy 패턴을 적용해서 생각할 수 있다.
• 웹 브라우저가 있는 웹 페이지를 표시할 때 원격지에 있는 웹 서버에 접속해서 그 페이지를 가져오는 것이 아니라, HTTP 프록시가 캐싱해 놓은 페이지를 대신 가져온다.
• 최신 정보가 필요할 때나 웹 페이지의 유효 기간이 지났을 때 비로소 웹 서버로 웹 페이지를 가지러 간다.
• 여기서는 웹 브라우저가 Client, HTTP 프록시가 Proxy, 그리고 웹 서버가 RealSubject에 해당한다.

다양한 Proxy

가상 프록시(Virtual Proxy)

• 이 장에서 소개한 Proxy 패턴
• 실제로 인스턴스가 필요한 시점에서 생성 및 초기화한다.

원격 프록시(Remote Proxy)

• RealSubject 역이 네트워크 저편에 있더라도 마치 바로 옆에 있는 것처럼 메서드를 호출할 수 있다.
• Java RMI 등이 여기에 해당된다.

보호 프록시(Access Proxy)

• Access Proxy는 RealSubject 역의 기능에 대해 접근 제한을 설정한다.
• 지정된 사용자라면 메서드 호출을 허가하지만, 나머지는 오류가 되도록 처리하는 프록시이다.