[GoF Design Patterns] Facade

Structural Patterns들을 계속해서 알아봅시다.

1. 목적

Library, Framework 또는 기타 복잡한 Class 집합에 대한 단순화된 인터페이스를 제공합니다.

출처: https://refactoring.guru/design-patterns/facade

2. 문제 상황

정교한 Library나 Framework에 속하는 광범위한 객체 집합으로 코드를 작동시켜야 한다고 가정해 봅시다.

일반적으로 사용할 객체들을 초기화하고, 종속성을 추적하고, 순서에 맞는 메서드를 실행합니다.

결과적으로 클래스의 비즈니스로직이 타사 클래스들의 세부 구현 사항들과 밀접하게 결합되어 있어 코드를 이해하고 유지 관리하기 어려워집니다.

3. 해결책

Facade 패턴을 이용한다면 복잡한 하위 시스템에 대한 간단한 인터페이스를 제공하는 클래스를 생성합니다.

하위 시스템 자체를 직접 사용하는 것보다는 제한된 기능이 제공될 수도 있습니다.

하지만 클라이언트에서 정말로 신경 쓰고 사용하는 기능만 포함하도록 합니다.

따라서 수십 개의 기능이 있는 정교한 Library와 Application을 통합해야 하는 상황에서 기능들 중 아주 작은 기능만 필요한 경우, Facade 패턴을 사용하면 매우 편리합니다.

예를 들어 고양이 쇼츠를 업로드하는 SNS 앱의 경우 전문적인 비디오 변환 Library를 사용할 수 있습니다.

그러나 앱에서 정말로 필요한 기능은 Library의 encode(filename, format) 단일 메서드가 있는 클래스뿐입니다.

이때 비디오 변환 Library를 연결하는 클래스를 생성하면 Facade가 됩니다.

너무 추상적인 이야기이니 실제 상황을 통해 비유해 봅시다.

출처: https://refactoring.guru/design-patterns/facade

사진과 같이 모든 서비스 및 부서와 연결되어 전화를 받는 전화 교환원이 바로 Facade입니다.

고객은 각 부서와 직접적으로 상호작용하는 것이 아닌 전화 교환원으로부터 모든 시스템 및 서비스에 대한 간단한 인터페이스를 제공받습니다.

4. 구조

출처: https://refactoring.guru/design-patterns/facade

고양이 쇼츠의 상황을 예시로 구조를 살펴봅시다.

아래는 클래스들은 전문적인 비디오 변환 Library의 클래스들입니다.

외부 Library이기 때문에 직접 수정할 수도 없습니다.

// Subsystem Class
class VideoFile { ... }
class OggCompressionCodec { ... }
class MPEG4CompressionCodec { ... }
class CodecFactory { ... }
class BitrateReader { ... }
class AudioMixer { ... }

수정은 할 수 없지만 클래스들의 내부 메소드(기능)들은 사용할 수 있습니다.

이제 VideoConverter라는 이름으로 Facade를 정의해봅시다.

// Facade
class VideoConverter {
    // subsystemOperation()
    func convert(_ filename: String, _ format: Format) -> File {
        let file = VideoFile(filename)
        let sourceCodec = CodecFactory().extract(file)
        let destinationCodec: CompressionCodec?
        switch format {
        case .mp4:
            destinationCodec = MPEG4CompressionCodec()
        case .ogg:
            destinationCodec = OggCompressionCodec()
        case .mov:
        // etc ...
        }
        let buffer = BitrateReader.read(filename, sourceCodec)
        var result = BitrateReader.convert(buffer, destinationCodec)
        result = AudioMixer().fix(result)
        return File(result)
    }
}

이렇게 보면 사용해야할 클래스도 많고 변환 과정이 참 복잡합니다.

하지만 Facade를 사용하여 복잡한 과정을 간단한 인터페이스 뒤로 숨길 수 있습니다.

정의된 Facade는 아래와 같이 사용됩니다.

class Application {
    func main() {
        let converter = VideoConverter()
        let mp4 = converter.convert("Cat_is_always_cute.ogg", .mp4)
        mp4.save()
    }
}

Library에서 제공하는 복잡한 클래스와 메소드에 대한 의존성을 낮췄습니다.

Library를 전환하거나 수정될 경우, 단순히 Facade 클래스만 다시 작성하면 됩니다.

5. 장단점

예시코드처럼 복잡한 시스템 코드를 별도로 분리시킬 수 있습니다.

하지만 Facade의 크기가 점점 커지게 된다면 앱으 모든 클래스에 결합된 만능 객체로 활용되어 버릴 수도 있습니다.

6. 실제 사용 사례

Animation과 Network 코드에서 활용해볼 수 있습니다.

Animation

class AnimationFacade {
    static func applyBounceAnimation(to view: UIView) {
        UIView.animate(withDuration: 0.5, delay: 0, usingSpringWithDamping: 0.5, initialSpringVelocity: 0.5, options: [], animations: {
            view.transform = CGAffineTransform(scaleX: 1.2, y: 1.2)
        }, completion: { _ in
            UIView.animate(withDuration: 0.5) {
                view.transform = .identity
            }
        })
    }
}

let button = UIButton()
AnimationFacade.applyBounceAnimation(to: button)

Network

Network 코드로 Facade를 통해 인터페이스를 단순화 시킬 수 있습니다.

예시로 Alamofire는 해당 라이브러리 자체가 Facade라고 할 수도 있습니다.

class NetworkFacade {
    static func fetchJSON(from url: String, completion: @escaping (Result<[String: Any], Error>) -> Void) {
        guard let url = URL(string: url) else {
            completion(.failure(NSError(domain: "", code: -1, userInfo: [NSLocalizedDescriptionKey: "Invalid URL"])))
            return
        }

        URLSession.shared.dataTask(with: url) { data, response, error in
            if let error = error {
                completion(.failure(error))
                return
            }
            guard let data = data else {
                completion(.failure(NSError(domain: "", code: -2, userInfo: [NSLocalizedDescriptionKey: "No data received"])))
                return
            }
            do {
                let json = try JSONSerialization.jsonObject(with: data, options: []) as? [String: Any]
                completion(.success(json ?? [:]))
            } catch {
                completion(.failure(error))
            }
        }.resume()
    }
}

NetworkFacade.fetchJSON(from: "https://api.example.com/data") { result in
    switch result {
    case .success(let json):
        print("JSON Data: \(json)")
    case .failure(let error):
        print("Error: \(error)")
    }
}

Conclusion

Facade 패턴을 사용하면 무거운 Library 및 Framework와의 코드 결합도를 낮추고, 유지보수성과 확장성을 높일 수 있습니다.

서드파티를 사용할 때 활용하면 좋겠습니다.

Reference

Facade