커맨드 패턴 (Command Pattern)

핵심 구성요소

Command: 명령을 나타내는 인터페이스/추상 클래스
ConcreteCommand: 실제 명령을 나타내는 구상 클래스
Invoker: 명령을 실행하는 객체
Receiver: 명령의 수신자
Client: ConcreteCommand 객체를 생성하고 Invoker 객체에게 전달하는 객체

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예제

예제를 통해 커맨드 패턴을 살펴보기 전에, 다음의 역할과 책임을 명심하자.

Invoker
- 역할: 명령 호출자 객체이며, 명령을 목록을 관리한다.
- 책임: 명령을 실행하거나 취소한다.
Command
- 역할: 명령의 구현이며, 비즈니스 논리 객체중 하나에게 호출을 전달한다.
- 책임: 명령에 대한 실행과 취소를 Receiver 객체를 이용해 수행한다.
Receiver
- 역할: 외부에서 호출을 전달받는다.
- 책임: 전달 받은 호출에대한 비즈니스 로직을 수행한다.
Client
- 역할: 실제 명령을 Invoker에게 전달한다.
- 책임: 실제 명령을 생성하여 Invoker와 연결하며, 실행흐름을 제어한다.

주문 처리 시스템

주문 처리에 대한 시스템을 만들고자 한다. 구매하는 상품에대한 주문이있고, 해당 주문에 대하여 생성하거나 변경하는 기능을 만들어보자.

Command

수행하려는 주문 행위에 단위의 명령을 구현한다.

public interface OrderCommand {

    void execute();

    void undo();
}

Invoker

주문처리 행위에대한 명령들을 관리하며, 실행하거나 취소할 수 있다.

주문 처리에 대한 호출자

public class OrderCommandInvoker {
    private final List<OrderCommand> commands = new ArrayList<>();

    public void executeCommand(OrderCommand command) {
        command.execute();
        commands.add(command);
    }

    public void undoLastCommand() {
        if (!commands.isEmpty()) {
            OrderCommand lastCommand = commands.remove(commands.size() - 1);
            lastCommand.undo();
        }
    }

}

Receiver

Invoker가 호출하는 Command에 대한 실제 비즈니스 로직을 수행한다.

주문 처리의 수신자

public class OrderManager {
    private List<Order> orders = new ArrayList<>();

    public void createOrder(Order order) {
        orders.add(order);
        System.out.println("Order created: " + order.getOrderId());
    }

    public void cancelOrder(Order order) {
        orders.remove(order);
        System.out.println("Order cancelled: " + order.getOrderId());
    }

    public void updateOrderStatus(Order order, OrderStatus status) {
        order.setStatus(status);
        System.out.println("Order " + order.getOrderId() + " status updated to: " + status);
    }

    public List<Order> getOrders() {
        return orders;
    }
}

Client

전반적인 실행흐름을 제어하며, Command를 생성하여 Invoker에게 전달한다.

클라이언트 코드

OrderManager receiver = new OrderManager();
OrderCommandInvoker invoker = new OrderCommandInvoker();

//Create Command
Product laptop = new Product("Laptop", 999.99);
Product phone = new Product("Phone", 499.00);

//CreateOrder
Order order = new Order(List.of(laptop, phone));

//Create Order Command
CreateOrderCommand createCommand = new CreateOrderCommand(receiver, order);
invoker.executeCommand(createCommand);

//Update Order Command
UpdateOrderCommand updateCommand = new UpdateOrderCommand(receiver, order, OrderStatus.SHIPPED);
invoker.executeCommand(updateCommand);

//undo last command
invoker.undoLastCommand();

게임 컨트롤러

간단한 슈퍼마리오 게임을 만드려고한다. 앞으로 또는 뒤로 가거나 점프를 할 수 있으며, 공격도 가능하다.

Command

게임 컨트롤러에서 수행할 있는 명령들을 Command로 추상화하여 구현한다.

public interface Command {

    void execute();
    void undo();
}

Invoker

사용자(Client)와 인터페이스 할 수 있는 컨트롤러이다. 실제 명령을 호출하거나, 취소하며 명령들을 관리한다.

게임 컨트롤러

public class GameController {
    private Command[] buttons = new Command[3];
    private List<Command> commandHistory = new ArrayList<>();

    public void setCommand(int slot, Command command) {
        buttons[slot] = command;
    }

    public void pressButton(int slot) {
        if (buttons[slot] != null) {
            buttons[slot].execute();
            commandHistory.add(buttons[slot]);
        }
    }

    public void undoLastCommand() {
        if (!commandHistory.isEmpty()) {
            Command lastCommand = commandHistory.remove(commandHistory.size() - 1);
            lastCommand.undo();
        }
    }
}

Receiver

외부에서 전달되는 명령을 수행하는 주체적인 객체 자체이다. 게임 캐릭터이며, 실제 비즈니스 로직을 수행한다. 캐릭터는 스스로 움직이지는 않지만, 외부 명령에 대해 캡슐화하여 이에 맞는 동작을 스스로 판단하여 수행한다.

캐릭터

public class GameCharacter {

    private final String name;
    private int positionX = 0;
    private int positionY = 0;

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

    public void moveForWard() {
        this.positionX += 1;
        System.out.println(name + " moved forward to position X: " + this.positionX);
    }

    public void moveBack() {
        this.positionX -= 1;
        System.out.println(name + " moved back to position X: " + this.positionX);
    }

    public void jump() {
        positionY += 2;
        System.out.println(name + " jumped to height Y: " + positionY);
        // 중력으로 인해 다시 내려옴
        positionY = 0;
    }

    public void attack() {
        System.out.println(name + " performed attack!");
    }
}

Client

클라이언트 코드

// Receiver 생성
GameCharacter mario = new GameCharacter("Mario");

// Commands 생성
Command moveCommand = new MoveCommand(mario);
Command jumpCommand = new JumpCommand(mario);
Command attackCommand = new AttackCommand(mario);

// Invoker 설정
GameController controller = new GameController();
controller.setCommand(0, moveCommand);  // 버튼 0: 이동
controller.setCommand(1, jumpCommand);  // 버튼 1: 점프
controller.setCommand(2, attackCommand); // 버튼 2: 공격

// 게임 플레이 시뮬레이션
System.out.println("=== Game Start ===");
controller.pressButton(0); // 이동
controller.pressButton(1); // 점프
controller.pressButton(2); // 공격

System.out.println("\n=== Undo Last Action ===");
controller.undoLastCommand(); // 마지막 명령 취소

커맨드 패턴은 각 구성요소 간 역할(전달, 실행, 관리)을 분리하여 객체간 결합도를 낮추어 유연한 구조로 명령들을 수행할 수 있다.

적용

커맨드 패턴의 구성 요소는 결합도를 낮추기위해 존재하지만, 가장 큰 이점은 각 명령이 독립적으로 실행가능한 객체로 만들어진다는 것이다.

이는, Receiver 스스로는 수행될 명령을 알 필요가 없으며, 내부 의존 객체에 대해서 상태를 변경할 수 있는 인터페이스만 제공하면, Command에서 확장하여 기능을 만들어 사용할 수 도 있기 때문이다.

이 확장을 이용해, 독립적으로 행위의 단위를 추상화 하여 명령을 수행 하거나 취소 한다. Client는 이러한 단순화된 명령을 필요에 맞게 호출자에게 전달만 한다면, Invoker는 명령을 실행하거나 취소하는 역할만 수행하면 된다.

커맨드 패턴은 작업들의 실행을 예약하거나, 큐잉(Queueing)할 수 있으며, 로그를 남기거나 복구할 수 있는 기능을 제공하기 때문에, 직렬화된 실행 단위의 구조에서 사용하기 적합하다.

장단점

장점

단일 책임 원칙: 작업을 호출하는 클래스들을 수행하는 클래스들로 부터 분리할 수 있다.
개방/폐쇄 원칙: 기존 클라이언트 코드를 손상하지 않고 앱에 새 커맨드들을 도입할 수 있다.
실행 취소또는 재실행을 구현할 수 있다.
작업들의 지연된 실행을 구현할 수있다.
간단한 커맨드들의 집합을 복잡한 커맨드로 조합할 수 있다

단점

발송자와 수신자 사이에 추가 클래스를 도입하여 코드 복잡성이 증가할 수 있다.