[Design Patterns] Factory 패턴 실습 - 다양한 생성 전략 마스터하기

이 실습에서는 Simple Factory, Factory Method, Abstract Factory 패턴을 직접 구현하며 다양한 생성 전략을 익힙니다.

실습 목표

Simple Factory, Factory Method, Abstract Factory 패턴의 차이점 이해
실무에서 Factory 패턴이 적용되는 다양한 상황 경험
현대적 Factory 패턴(DI Container, Functional Factory) 구현
Factory 패턴의 성능 특성과 최적화 방법 학습

실습 1: 결제 시스템 Factory 패턴 적용

과제 설명

온라인 쇼핑몰의 결제 시스템을 구현합니다. 다양한 결제 방식(신용카드, PayPal, 암호화폐)을 지원하며, 각 결제 방식마다 다른 설정과 처리 로직이 필요합니다.

요구사항

Simple Factory: 기본적인 결제 프로세서 생성
Factory Method: 결제 서비스별 특화된 프로세서 생성
Abstract Factory: 지역별(미국, 유럽, 아시아) 결제 시스템 제공
현대적 Factory: 어노테이션 기반 자동 등록

코드 템플릿

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// TODO 1: PaymentProcessor 인터페이스 정의
public interface PaymentProcessor {
    // TODO: 결제 처리 메서드 정의
    // - processPayment(PaymentRequest request)
    // - validatePayment(PaymentInfo info)
    // - getProcessorName()
    // - getSupportedCurrencies()
}

// TODO 2: 구체적인 결제 프로세서들 구현
public class CreditCardProcessor implements PaymentProcessor {
    private final String apiKey;
    private final String endpoint;
    
    // TODO: 생성자 및 메서드 구현
}

public class PayPalProcessor implements PaymentProcessor {
    private final String clientId;
    private final String clientSecret;
    
    // TODO: 생성자 및 메서드 구현
}

public class CryptoProcessor implements PaymentProcessor {
    private final String walletAddress;
    private final String network;
    
    // TODO: 생성자 및 메서드 구현
}

// TODO 3: Simple Factory 구현
public class SimplePaymentFactory {
    public static PaymentProcessor createProcessor(PaymentType type, PaymentConfig config) {
        // TODO: switch 문을 사용한 기본 Factory 구현
        // 힌트: PaymentType enum을 사용하여 분기 처리
        return null;
    }
}

// TODO 4: Factory Method 패턴 구현
public abstract class PaymentServiceFactory {
    // TODO: abstract 메서드 정의
    // - createPaymentProcessor()
    // - createPaymentValidator()
    // - createPaymentLogger()
    
    // TODO: Template Method로 서비스 생성 과정 정의
    public final PaymentService createPaymentService() {
        PaymentProcessor processor = createPaymentProcessor();
        PaymentValidator validator = createPaymentValidator();
        PaymentLogger logger = createPaymentLogger();
        
        return new PaymentService(processor, validator, logger);
    }
}

// TODO 5: 구체적인 Factory Method 구현
public class CreditCardServiceFactory extends PaymentServiceFactory {
    // TODO: 신용카드 전용 컴포넌트들 생성 구현
}

public class PayPalServiceFactory extends PaymentServiceFactory {
    // TODO: PayPal 전용 컴포넌트들 생성 구현
}

// TODO 6: Abstract Factory 패턴 구현
public interface RegionalPaymentFactory {
    PaymentProcessor createCreditCardProcessor();
    PaymentProcessor createDigitalWalletProcessor();
    PaymentValidator createPaymentValidator();
    CurrencyConverter createCurrencyConverter();
    TaxCalculator createTaxCalculator();
}

// TODO 7: 지역별 구체적인 Factory 구현
public class USPaymentFactory implements RegionalPaymentFactory {
    // TODO: 미국 결제 시스템에 특화된 구현
}

public class EuropePaymentFactory implements RegionalPaymentFactory {
    // TODO: 유럽 결제 시스템에 특화된 구현
}

public class AsiaPaymentFactory implements RegionalPaymentFactory {
    // TODO: 아시아 결제 시스템에 특화된 구현
}

// TODO 8: 어노테이션 기반 현대적 Factory
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
public @interface PaymentProcessorProduct {
    String value(); // payment type identifier
    String region() default "global";
    int priority() default 0;
}

// TODO 9: 자동 등록 Factory 구현
public class AutoPaymentProcessorFactory {
    private static final Map<String, Class<? extends PaymentProcessor>> processors = new HashMap<>();
    
    static {
        // TODO: classpath scanning을 통한 자동 등록 구현
        // 힌트: @PaymentProcessorProduct 어노테이션이 붙은 클래스들을 찾아서 등록
    }
    
    public PaymentProcessor createProcessor(String type, String region) {
        // TODO: 타입과 지역에 맞는 프로세서 생성
        return null;
    }
}

// TODO 10: 테스트 코드 작성
public class PaymentFactoryTest {
    @Test
    public void testSimpleFactory() {
        // TODO: Simple Factory 테스트
    }
    
    @Test
    public void testFactoryMethod() {
        // TODO: Factory Method 테스트
    }
    
    @Test
    public void testAbstractFactory() {
        // TODO: Abstract Factory 테스트
    }
    
    @Test
    public void testAutoFactory() {
        // TODO: 자동 등록 Factory 테스트
    }
}

실습 2: 게임 캐릭터 생성 시스템

과제 설명

MMORPG 게임의 캐릭터 생성 시스템을 구현합니다. 다양한 직업(전사, 마법사, 궁수)과 종족(인간, 엘프, 드워프)의 조합을 지원해야 합니다.

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// TODO 1: 캐릭터 관련 클래스들 정의
public abstract class GameCharacter {
    protected String name;
    protected Race race;
    protected Job job;
    protected Stats stats;
    protected List<Skill> skills;
    protected Equipment equipment;
    
    // TODO: 캐릭터 기본 메서드들 구현
}

// TODO 2: Builder 패턴과 Factory 패턴 조합
public class CharacterFactory {
    public static CharacterBuilder builder() {
        return new CharacterBuilder();
    }
    
    // TODO: 미리 정의된 캐릭터 템플릿들
    public static GameCharacter createWarrior(String name) {
        // TODO: 전사 캐릭터 생성
        return null;
    }
    
    public static GameCharacter createMage(String name) {
        // TODO: 마법사 캐릭터 생성
        return null;
    }
    
    public static GameCharacter createArcher(String name) {
        // TODO: 궁수 캐릭터 생성
        return null;
    }
}

// TODO 3: 성능 최적화된 Flyweight + Factory 조합
public class OptimizedCharacterFactory {
    // TODO: 공통 데이터를 Flyweight로 관리
    // TODO: Object Pool 패턴으로 성능 최적화
}

실습 3: 로깅 시스템 Factory

과제 설명

다양한 로깅 백엔드(콘솔, 파일, 데이터베이스, 원격 서버)를 지원하는 로깅 시스템을 구현합니다.

코드 템플릿

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// TODO 1: 로거 인터페이스와 구현체들
public interface Logger {
    void log(LogLevel level, String message, Object... args);
    void log(LogLevel level, String message, Throwable throwable);
    boolean isEnabled(LogLevel level);
}

// TODO 2: 함수형 Factory 구현
public class FunctionalLoggerFactory {
    private static final Map<LoggerType, Function<LoggerConfig, Logger>> factories = Map.of(
        // TODO: 각 로거 타입별 생성 함수 등록
    );
    
    public static Logger createLogger(LoggerType type, LoggerConfig config) {
        // TODO: 함수형 스타일로 로거 생성
        return null;
    }
    
    // TODO: 복합 로거 생성 (여러 백엔드에 동시 로깅)
    public static Logger createCompositeLogger(LoggerConfig... configs) {
        // TODO: Composite 패턴과 Factory 패턴 조합
        return null;
    }
}

체크리스트

기본 구현

Simple Factory로 기본적인 객체 생성 구현
Factory Method로 확장 가능한 생성 구조 구현
Abstract Factory로 관련 객체군 생성 구현
각 Factory 패턴의 차이점을 명확히 이해

현대적 구현

어노테이션 기반 자동 등록 Factory 구현
함수형 스타일 Factory 구현
DI Container와 연계된 Factory 구현
Generic을 활용한 타입 안전한 Factory 구현

성능 최적화

Object Pool과 Factory 패턴 조합
Flyweight 패턴과 Factory 조합
Lazy initialization 구현
캐싱 메커니즘 적용

테스트 및 검증

단위 테스트 작성 (최소 80% 커버리지)
성능 벤치마크 테스트
메모리 사용량 분석
동시성 테스트 (멀티스레드 환경)

추가 도전

고급 패턴 조합

Factory + Decorator: 생성된 객체에 자동으로 기능 추가
Factory + Observer: 객체 생성 이벤트 알림 시스템
Factory + Strategy: 생성 전략을 런타임에 변경
Factory + Proxy: 생성된 객체에 자동으로 프록시 적용

실무 시나리오

마이크로서비스 환경에서 서비스 인스턴스 Factory
Spring Framework와 연계된 Factory Bean 구현
테스트 환경에서 Mock 객체 Factory
플러그인 아키텍처에서 동적 Factory

실무 적용

프로젝트 적용 가이드

현재 프로젝트에서 객체 생성이 복잡한 부분 식별
적절한 Factory 패턴 선택 기준 수립
점진적 적용 계획 수립
팀원들과 패턴 사용 가이드라인 공유

성능 고려사항

Factory 패턴의 오버헤드 측정
리플렉션 사용 시 성능 영향 분석
메모리 사용량 모니터링
동시성 환경에서의 안전성 검증

핵심 포인트: Factory 패턴은 단순한 객체 생성을 넘어 시스템의 유연성과 확장성을 좌우하는 핵심 설계 요소입니다. 각 패턴의 특성을 이해하고 상황에 맞게 적용하는 것이 중요합니다.

실습 목표

실습 1: 결제 시스템 Factory 패턴 적용

과제 설명

요구사항

코드 템플릿

실습 2: 게임 캐릭터 생성 시스템

과제 설명

코드 템플릿

실습 3: 로깅 시스템 Factory

과제 설명

코드 템플릿

체크리스트

기본 구현

현대적 구현

성능 최적화

테스트 및 검증

추가 도전

고급 패턴 조합

실무 시나리오

실무 적용

프로젝트 적용 가이드

성능 고려사항

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