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옵저버 패턴

August 08, 2023
design-pattern

의도

객체 사이에 일 대 다 관계를 정의하여 어떤 객체의 상태가 변했을 때 모든 객체가 자동으로 그 변화를 통지받아 갱신되도록 만든다.

UML

Alt text

Subject는 여러 Observer들을 등록, 분리하는 메서드를 제공한다. Notify()를 통해 상태가 변경되었으므로 자신에게 등록된 모든 Observer들에게 상태를 갱신하라고 요청한다.

Observer는 Subject의 상태가 변경되었을 때 실행할 행동인 Update()를 정의한다.

Subject를 상속한 ConcreteSubject는 구체적인 상태를 갖고 있는데, 그 상태를 반환 및 수정하는 메서드(GetState(), SetState())를 제공한다.

Observer를 상속한 ConcreteObserver는 ConcreteSubject의 상태와 동일한 타입의 변수(observerState)를 갖는다. 그리고 subject를 참조자로 갖는데, Subject로부터 Update()가 호출될 경우 자신이 갖고 있는 subject 참조자를 통해 Subject의 상태를 받아와 업데이트하게 된다.

사용 흐름

Alt text

Observer들이 모두 Subject에 결합되어 있을 때 실제 흐름은 이렇다.

먼저 Observer가 SetState()를 통해 Subject의 상태를 변경한다. (또는 다른 요인에 의해 변경될 수 있다.)

Subject는 상태가 변경되었으므로 모든 Observer에게 Update()를 호출한다.

Observer의 Update에는 Subject의 상태를 받아와 자신의 상태를 갱신하는 작업을 진행하므로 GetState()를 통해 자신의 상태를 갱신한다.

사용 시기

  • 한 객체에 가해진 변경으로 다른 객체를 변경해야 하지만 얼마나 많은 객체들이 변경되어야 할지 몰라도 될 때
  • 어떤 객체가 다른 객체에게 자신의 변화를 통보하되 누가 통보받는지 모른다 하더라도 통보가 될 때

장점

종속적인 관계를 Subject와 Observer로 나눠 추상적인 결합도만 가지게 만든다.

상태 변화 사실을 전달할 구체적인 Observer를 몰라도 된다. 대신 모든 Observer들에게 전달한다.

단점

상태를 변경하는 도중에 여러 번의 불필요한 갱신이 일어날 수 있다.

구체적으로 Subject의 어떤 상태가 변했는 지에 대한 추적이 어렵다.

Notify의 호출 시기

상태가 변경되었다는 사실을 알리기 위해서는 1. 상태를 변경하는 연산의 마지막에 Notify()를 호출하도록 할 수 있고, 2. 사용자가 직접 Notify()를 호출하여 필요할 때 상태를 갱신하도록 할 수 있다.

전자의 경우 사용자가 Notify()를 직접 호출하지 않아도 되지만, 불필요한 호출이 여러 번 반복될 수 있다.

후자의 경우 불필요한 호출에 대한 책임은 사용자가 갖게 되어 비용이 줄어들게 되지만, 사용자가 갱신에 대한 책임을 지게 되므로 만약 Notify()를 호출하지 않으면 오류가 일어날 가능성이 높다.

구현

공유된 문서를 수정한다고 가정하자. 실제 문서가 저장되어있는 서버와 클라이언트 간 결합도를 낮추기 위해 옵저버 패턴을 적용하자.

추상 클래스를 정의한다.

Copy 
class Subject {
public:
    void Attach(Observer* observer) {
        // 추가하는 연산
    }
    void Detach(Observer* observer) {
        // 지우는 연산
    }
    void Notify() {
        for(auto observer = _observerList->begin(); 
            observer != _observerList->end(); 
            ++observer) {
            observer->Update();
        }
    }
private:
    std::list<Observer*> _observerList;
}

class Observer {
public:
    void Update() { }
}

문서를 관리하는 서버 역할을 담당할 Subject와 클라이언트를 담당할 Observer를 만든다.

Copy 
class Server : public Subject {
public:
    Document GetDocument() {
        return _doc;
    }
    void SetDocument(Document doc) {
         _doc = doc;

        Notify(); // 서버가 Notify를 호출할 책임을 가지게 했다.
    }
private:
    Document document;
}

class Client : public Observer {
public:
    Client(Subject* subject) : _subject(subject) { }
    void Update() {
        _doc = _subject->GetDocument();
    }
private:
    Subject* _subject;
}

클라이언트에 의해서 또는 외부 객체에 의해서 SetDocument()가 호출되었을 경우 서버 내의 Document가 변하게 되고 서버가 Notify()를 호출할 책임을 갖게 설계되었으므로 자동으로 모든 클라이언트가 변경을 수신하게 된다.

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