관찰자 패턴(Observer Pattern) 기초 - soo:bak

관찰자 패턴(Observer Pattern)

객체 지향 디자인 패턴 중 하나,

한 객체의 상태 변화를 관찰하고 있는 다른 객체들, 즉, ‘관찰자’ 들에게 상태 변화를 자동으로 통지하는 방식이다.

주로 분산 이벤트 핸들링 시스템에서, 이벤트가 발생했을 때 여러 객체에게 알려할 경우에 사용한다.

‘발행-구독 모델(Publish-Subscribe Model)’ 이라고도 불리며,

MVC(Model-View-Controller) 아키텍쳐 패턴의 핵심 구성요소 중 하나이다.

구성 요소

관찰자 패턴은 주로 다음의 네 가지 구성 요소로 이루어 진다.

• 주체(Subject)
  : 관찰 대상 객체로, 관찰자들을 등록, 제거, 통지하는 메서드를 제공한다.
  주체는 관찰자 목록을 유지/관리하며, 상태 변화가 있을 때 등록된 모든 관찰자들에게 통지(notify)한다.
  
  
• 관찰자(Observer)
  : 주체의 상태 변화를 관찰하고 있는 객체들로, 주체로부터 상태 변화 통지를 받을 때 마다 반응하는 메서드(update)를 정의한다.
  관찰자는 하나 이상의 주체를 관찰할 수 있다.
  
  
• 구체적인 주체(Concrete Subject)
  : Subject 인터페이스를 구현하거나, Subject 클래스를 확장하여, 실제 관찰 대상의 역할을 하는 클래스.
  이 클래스에서는 상태 변화를 관리하고, 상태 변화가 있을 때 모든 관찰자에게 통지한다.
  
  
• 구체적인 관찰자(Concrete Observer)
  : Observer 인터페이스를 구현하거나, Observer 클래스를 확장하여, 실제로 상태 변화에 반응하는 클래스.
  구체적인 관찰자는 주체의 상태 변화를 받고, 그에 따른 적절한 행동을 취한다.
  
  
  
  

작동 원리

Subject 객체의 상태가 변화하면, 등록된 모든 Observer 들에게 상태 변화를 통지한다.

Observer 는 Subject 로부터 통지를 받고, 필요한 조치를 취한다.

장점

• 낮은 결합도
  : 주체와 관찰자 사이의 결합도가 낮아, 시스템의 유연성과 확장성이 향상된다.
  
  
• 재사용성 향상
  : 주체나 관찰자를 변경하지 않고도, 새로운 관찰자를 쉽게 추가할 수 있어 코드의 재사용성이 향상된다.
  
  
• 실시간 갱신
  : 주체의 상태 변화를 실시간으로 관찰자들에게 통지함으로써, 동기화된 상태를 유지할 수 있다.
  
  
  
  

단점

• 메모리 누수
  : 주체와 관찰자 사이에 순환 참조가 발생할 경우, 메모리 누수가 발생할 수 있다.
  
  
• 성능 이슈
  : 많은 수의 관찰자가 등록되어 있을 경우, 상태 변화를 통지하는 과정에서 성능 저하가 발생할 수 있다.
  
  
  
  

구현 예시

플레이어의 생명력이 변경될 때마다 관련 UI 컴포넌트에 알리는 예시

using System;

public class HealthManager {
  public event Action<int> OnHealthChanged;
  private int health;

  public int Health {
    get { return health; }
    set {
      health = value;
      OnHealthChanged?.Invoke(health);
    }
  }

  public void TakeDamage(int damage) {
    Health = Math.Max(Health - damage, 0);
  }
}

public class HealthDisplay {
  public HealthDisplay(HealthManager healthManager) {
    HealthManager.OnHealthChanged += UpdateHealthDispaly;
  }

  private void UpdateHealthDisplay(int health) {
    Console.WriteLine($"Health: {health}");
  }
}

특정 게임 이벤트가 발생할 때 여러 시스템에 알리는 예시

using System;

public class GameManger {
  public event Action<string> OnGameEvent;

  public void TriggerEvent(string eventName) {
    OnGameEvent?.Invoke(eventName);
  }
}

public class AchievementSystem {
  public AchievementSystem(GameManager gameManger) {
    gameManager.OnGameEvent += CheckForAchievement;
  }

  private void CheckForAchievement(string eventName) {
    if (eventName == "LevelCleared")
      Console.WriteLine("Achievement Unlocked: Level Cleared!");
  }
}

사용자 입력 반응

개념적 설명을 위한 예시 코드

using System;

public class InputManager {
  public event Action OnJumpPressed;

  public void CheckForJump() {
    // 여기서는 입력 검사를 시뮬레이션, 실제 게임에서는 입력 시스템을 통해 이벤트를 Trigger 해야 함
    if (Console.ReadKey().Key == ConsoleKey.Spacebar)
      OnJumpPressed?.Invoke();
  }
}

public class PlayerController {
  public PlayerController(InputManager inputManager) {
    inputManager.OnJumpPressed += PerformJump;
  }

  private void PerformJump() {
    Console.WriteLine("Player Jump!");
  }
}

데이터 스트림 필터링

using System;

public class NetworkManager {
  public event Action<string> OnMessageReceived;

  public void ReceiveMessage(string message) {
    OnMessageReceived?.Invoke(message);
  }
}

public class MessageFilter {
  public MessageFilter(NetworkManager networkManager) {
    networkManager.OnMessageReceived += CheckForErrorMessage;
  }

  private void CheckForErrorMessage(string message) {
    if (message.Contains("Error"))
      Console.WriteLine($"Error Message Received: {message}");
  }
}