Flyweight 패턴

Flyweight 패턴은 비용이 큰 자원을 공통으로 사용할 수 있도록 만드는 패턴이다. 자원에 대한 비용은 크게 두가지로 나눠 볼 수 있다.

1. 중복 생성될 가능성이 높은 경우.

중복 생성될 가능성이 높다는 것은 동일한 자원이 자주 사용될 가능성이 매우 높다는 것을 의미한다. 이런 자원은 공통 자원 형태로 관리하고 있다가 요청이 있을 때 제공해 주는 편이 좋다.

2. 자원 생성 비용은 큰데 사용 빈도가 낮은 경우.

이런 자원을 항상 미리 생성해 두는 것은 낭비이다. 따라서 요청이 있을 때에 생성해서 제공해 주는 편이 좋다.

이 두가지 목적을 위해서 Flyweight 패턴은 자원 생성과 제공을 책임진다. 자원의 생성을 담당하는 Factory 역할과 관리 역할을 분리하는 것이 좋을 수 있으나, 일반적으로는 두 역할의 크기가 그리 크지 않아서 하나의 클래스가 담당하도록 구현한다.

Flyweight 패턴의 클래스 다이어그램

Flyweight 패턴의 구현

class Flyweight{

    Map<String, Subject> map = new HashMap<String, Subject>();

   

    public Subject getSubject(String name){

        Subject subject = map.get(name);

        if(subject == null){

            subject = new Subject(name);

            map.put(name, subject);

        }

        return subject;

    }

}

class Subject{

    private String name;

    public Subject(String name){

        this.name = name;

        System.out.println("create : " + name);

    }

}

사용 방법

public static void main(String[] args) {

    Flyweight flyweight = new Flyweight();

    flyweight.getSubject("a");

    flyweight.getSubject("a");

    flyweight.getSubject("b");

    flyweight.getSubject("b");

}

구현의 내용은 단순하다. Flyweight 클래스는 관리해야 할 자원인 Subject에 대한 생성과 제공을 담당한다. 외부에서 특정 명칭(name)의 자원을 getSubject() 메소드를 통해 요청해 오면 우선 이미 생성된 자원인지를 검사한다. 그리고 이미 생성되어 있었으면 기존의 자원을 제공하고, 생성되지 않은 자원은 생성을 하여 자신의 map에 저장하고 난 후에 제공해 준다. 이 과정을 통해서 Flyweight 패턴이 중복된 자원의 생성을 관리할 수 있다.

또 다른 예제(Java 라이브러리 내의 Flyweight 패턴)

Flyweight 패턴은 실제 여러 곳에서 사용된다. 쓰레드 풀이나 객체 재사용 풀도 일종의 Flyweight 패턴이다. Java 라이브러리들 중에서도 이를 사용하는데, 매우 사용 빈도가 높은 Integer 클래스에도 이와 같은 패턴이 적용되어 있다. 아래는 Integer 클래스에서 사용하는 Flywight 패턴의 코드이다.

private static class IntegerCache {

    static final int low = -128;

    static final int high;

    static final Integer cache[];

    static { // static으로 실행되기 때문에 실행 이전에 생성이 완료됨.

        // high value may be configured by property

        int h = 127;

        String integerCacheHighPropValue =

            sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");

        if (integerCacheHighPropValue != null) {

            try {

               int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);

               i = Math.max(i, 127);

               // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE

               h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);

           } catch( NumberFormatException nfe) {

               // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.

           }

        }

        high = h;

        cache = new Integer[(high - low) + 1]; // Flyweight 생성 부분

        int j = low;

        for(int k = 0; k < cache.length; k++)

            cache[k] = new Integer(j++);

        // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)

        assert IntegerCache.high >= 127;

    }

    private IntegerCache() {}

}

public static Integer valueOf(int i) {  // Flyweight 객체 제공 부분

    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)

        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];

    return new Integer(i);

} 

이 소스에서는 IntegerCache라는 static 클래스를 통해서 Integer의 일정 범위를 미리 생성해 둔다. 전체 범위는 VM(Virtual Machine)에 따라서 달라질 수 있음을 알 수 있다. 하지만 보통은 -128에서 127까지 범위의 Integer 클래스를 배열 형식으로 만들어 둔다. 그리고 valueOf() 메소드가 호출 되었을 때 요청된 Integer 값이 -128에서 127 사이라면 이미 생성된 Integer 객체를 반환해 준다. 이 코드는 jre1.8.0_91 기준으로 Integer 클래스의 780 ~833 번째 라인에 들어 있는 코드이다.