Observer Pattern과 알림 시스템

2024-10-04, 이현지

본 포스팅은 Observer Pattern과 알림시스템에 대한 글입니다.

Observer Pattern

Observer 패턴은 객체 지향 프로그래밍에서 사용되는 디자인 패턴입니다.

특정 객체의 상태가 변하면 다른 객체들이 변화된 정보를 갱신할 수 있도록 통지하며,
하나의 Subject와 여러 Observer들이 일대다 관계를 이룬다는 특징이 있습니다.

주요 구성 요소

Subject (관찰 대상)

상태 변화를 감지하여 Observer들에게 통지하는 객체

Observer (관찰자)

Subject의 상태 변화를 통지받아 필요한 작업 수행

동작 과정

Subject에 여러 Observer들이 등록됨 (등록 해제 가능)
Subject의 상태가 변하면 자신의 상태가 변했음을 Observer들에게 알림
각 Observer들은 Subject의 상태 변화를 통지받고 필요한 작업을 수행

예시

유튜브 구독 시스템

구독자(Observer)들은 유튜브 채널(Subject)을 구독하거나 구독 해제 가능 구독 중인 유튜브 채널(Subject)에 새로운 영상이 업로드되면 구독자(Observer)들에게 알림 발생 구독자(Observer)들은 새 영상에 대한 알림을 받고 새 영상을 시청함

구조

장점

객체 간의 결합도 감소

Subject와 Observer가 독립적으로 존재하고 Subject는 Observer에게 자신의 상태 변화를 알리기만 하면 되기 때문에 Subject는 Observer가 특정 인터페이스를 구현한다는 것만 알고 있으며, Observer가 어떻게 동작하는지 모름

뛰어난 확장성

새로운 Observer를 추가하더라도 Subject의 코드를 수정할 필요가 없으므로 시스템의 유지보수 및 확장이 용이함

실시간 업데이트

Subject의 상태 변화가 즉시 Observer들에게 전달됨

단점

성능 문제 발생 가능

너무 많은 Observer들이 등록될 경우 모든 Observer에게 상태 변화를 통지하는 데 시간이 많이 소요될 수 있음

순환 참조 문제 발생 가능

Subject와 Observer가 서로를 참조하는 경우 무한 루프에 빠질 수 있으므로 이를 방지하기 위한 추가적인 설계가 필요함

예시 코드

Sample1

Subject

public interface Subject {

	/* Observer 등록 */
	void registerObserver(Observer observer);
	/* Observer 삭제 */
	void removeObserver(Observer observer);
	/* Observer들에게 변경사항 통지 */
	void notifyObservers(String msg);

}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Subject1 implements Subject {

	private List<Observer> observers;
	
	public TestSubject() {
		observers = new ArrayList<Observer>();
	}

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

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

	@Override
	public void notifyObservers(String msg) {
		for (Observer observer : observers) {
			observer.update(msg);
		}
	}
	
}

Observer

public interface Observer {

	/* Subject의 상태를 업데이트 받는 메소드 */
	void update(String msg);

}

public class Observer1 implements Observer {

	@Override
	public void update(String msg) { 
		System.out.println("Observer1 : " + msg);
	}

}

public class Observer2 implements Observer {

	@Override
	public void update(String msg) { 
		System.out.println("Observer2 : " + msg);
	}

}

실행

public class Sample {
	
	public static void main(String[] args) {
	
		Observer observer1 = new Observer1(); 
		Observer observer2 = new Observer2();
		
		Subject subject1 = new Subject1();
		
		// Subject에 Observer 등록 (= Observer들이 Subject를 구독)
		subject1.registerObserver(observer1);
		subject1.registerObserver(observer2);

		// testSubject의 변경사항을 Observer들에게 통지
		String msg = "subject1에 새 영상이 업로드 되었습니다.";
		testSubject.notifyObservers(msg);
        
	}
	
}

Sample2

Observer Pattern을 이용하여 아주 간단한 주가 변동 알림 시스템을 구현해봅시다.

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 *	주가를 관찰하는 주체
 */
class Stock {

	/** 옵저버 리스트 */
    private List<Observer> observers = new ArrayList<>();
    /** 주가 */
    private float price;

	/** 옵저버 등록 */
    public void addObserver(Observer observer) {
        observers.add(observer);
    }

	/** 옵저버 등록 해제 */
    public void removeObserver(Observer observer) {
        observers.remove(observer);
    }

	/** 주가 변경 및 옵저버들에게 알림 */
    public void setPrice(float price) {
        this.price = price;
        notifyObservers();
    }

	/** 옵저버들에게 주가 변동 사항 알림 */
    private void notifyObservers() {
        for (Observer observer : observers) {
            observer.update(price);
        }
    }
}

/** 
 * 옵저버 인터페이스
 */
interface Observer {
    void update(float price);
}

/** 
 * 주식 가격을 모니터링하는 관찰자
 */
class StockObserver implements Observer {
    
    private String name;

    public StockObserver(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void update(float price) {
        System.out.println(name + "의 주식 가격이 변경되었습니다.: " + price);
    }
}

/**
  * 메인 클래스
  */
public class ObserverPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
    
        Stock stock = new Stock();

        StockObserver observer1 = new StockObserver("관찰자 1");
        StockObserver observer2 = new StockObserver("관찰자 2");

        stock.addObserver(observer1);
        stock.addObserver(observer2);

        // 주식 가격 변경
        stock.setPrice(100.0f); 
        // -> 관찰자 1(또는 2)의 주식 가격이 변경되었습니다.: 100.0
        stock.setPrice(105.5f);
        // -> 관찰자 1(또는 2)의 주식 가격이 변경되었습니다.: 100.0
    }
}

이상으로 ObserverPatter과 알림 시스템에 대한 글을 마치겠습니다.

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