RxJava 강의 1 - 옵저버 패턴 이란, Observer Pattern

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Observer pattern이 무엇인지, 사용하면 어떤 장점이 있는지 등을 알아봅니다.

Github repo 에서 아래에 사용된 예시 코드를 확인 하실 수 있습니다.

📚 TL;DR

📖 Observer Pattern 이란

  • 옵저버 패턴에는 관찰 대상 ( Subject ) / 관찰자 ( Observer ) 가 있다.
  • 각 관찰자에는, 관찰자의 상태가 변경 되었을 때 어떤 행동을 할 지 구현 해 둔다.
  • 관찰 대상에는 관찰자를 등록 해 놓는다. 즉, 관찰자가 관찰 대상을 구독 ( Subscribe ) 하면, 관찰 대상에 관찰자를 등록 해 놓는다.
  • 관찰 대상의 상태가 변경되면, 관찰자들에게 상태가 변경 되었음을 알린다 ( Notify / Update … )
  • 관찰 대상의 상태가 변경 되었을 때, 관찰자는 구현 해 놓은 행동을 진행한다.

📖 Observer Pattern을 사용 했을 때의 이점

  • 관찰자 ( Observer ) 들간의 의존성을 떨어 뜨릴 수 있다.
  • 관찰자 ( Observer ) 를 추가하는데 유연하게 대응 할 수 있다.
  • 관찰 대상의 상태 변화에 따른 행동을 유연하게 처리 할 수 있다.

📚 Observer Pattern을 사용하지 않고 구현 한 경우

📖 상황 가정

아래의 조건을 만족시키는 UI를 구현 해야 하는 경우를 가정 해 봅시다.

  • 유저는 숫자를 입력하거나 SeekBar 조절을 통해 투명도를 조절 할 수 있습니다.

  • 유저가 투명도를 조절 할 때, 아래와 같이 이에 맞추어 각 UI가 변경 되어야 합니다. ( 투명도 입력 란의 글자 / SeekBar의 Percent / 검정색 네모의 투명도 / 투명도 수치 )

    first.gif

📖 구현한 코드 설명

안드로이드 코드를 잘 몰라도, 구체적인 구현 사항이 전혀 이해가 안가도 됩니다. 아래에 구현된 코드가, 어떤 문제가 있는지만 이해를 하고 넘어가시면 됩니다.

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package com.example.rxjavalecture.observerpattern.noneobserverpattern

import android.os.Bundle
import android.text.Editable
import android.text.TextWatcher
import android.util.Log
import android.widget.EditText
import android.widget.ImageView
import android.widget.SeekBar
import android.widget.TextView
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import com.example.rxjavalecture.R
import com.example.rxjavalecture.TAG_OBSERVER_PATTERN

class NoneObserverPatternActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var etPercent: EditText
    private lateinit var sbPercent: SeekBar
    private lateinit var tvPercent: TextView
    private lateinit var imgOpacityResult: ImageView

		private var disableSeekBarChangeListener = false
    private var disableEditTextChangeListener = false

		// SeekBar가 변경 되었을 때 할 행동을 정의 합니다.
    private val seekBarChangeListener = object : SeekBar.OnSeekBarChangeListener {
				// SeekBar의 퍼센트가 변경 되었을 때 호출되는 부분입니다. 
        override fun onProgressChanged(seekBar: SeekBar?, progress: Int, fromUser: Boolean) {
						if (!disableSeekBarChangeListener) {
                Log.d(TAG_OBSERVER_PATTERN, "progress = $progress in SeekBar")
                updateUIBySeekBar(progress)
            }
        }

        override fun onStartTrackingTouch(seekBar: SeekBar?) {

        }

        override fun onStopTrackingTouch(seekBar: SeekBar?) {

        }
    }

		// 유저가 투명도의 값을 입력하였을 때 할 행동을 정의합니다.
    private val textWatcher = object : TextWatcher {
        override fun beforeTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, count: Int, after: Int) {

        }

        override fun onTextChanged(s: CharSequence?, start: Int, before: Int, count: Int) {

        }

				// 퍼센트를 입력 하는 공간의 텍스트가 변경 되었을 때 호출되는 부분입니다. 
        override fun afterTextChanged(s: Editable?) {
						if (!disableEditTextChangeListener) {
                val percent = s.toInt()
                if (isItProperRangeNumber(percent)) {
                    Log.d(TAG_OBSERVER_PATTERN, "percent = $percent in EditText")
                    updateUIByEditText(percent)
                }
            }
        }
    }

		// 앱에서 화면이 create 될 때 할 행동을 정의합니다.
    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_non_observer_pattern)

        etPercent = findViewById(R.id.et_percent)
        sbPercent = findViewById(R.id.sb_percent)
        tvPercent = findViewById(R.id.tv_percent)
        imgOpacityResult = findViewById(R.id.img_opacity_result)

        sbPercent.setOnSeekBarChangeListener(seekBarChangeListener)
        etPercent.addTextChangedListener(textWatcher)
    }

		// 유저가 입력한 숫자가 올바른 투명도 범위에 있는지 확인합니다.
    private fun isItProperRangeNumber(inputNumber: Int): Boolean {
        return inputNumber in 0..100
    }

		// 유저가 숫자를 입력함으로써 변경되는 UI update 작업을 서술합니다.
    private fun updateUIByEditText(percent: Int) {
				disableSeekBarChangeListener = true
        sbPercent.progress = percent
				disableSeekBarChangeListener = false
        updateOpacityUI(percent)
    }

		// 유저가 SeekBar를 조절함으로써 변경되는 UI update 작업을 서술합니다.
    private fun updateUIBySeekBar(percent: Int) {
				disableEditTextChangeListener = true
        etPercent.setText(percent.toString())
				disableEditTextChangeListener = false
        updateOpacityUI(percent)
    }

		// 유저가 숫자를 입력하거나, SeekBar를 조절함으로써 변경되는 공통적인 UI 작업을 서술합니다.
    private fun updateOpacityUI(percent: Int) {
        tvPercent.text =
            String.format(getString(R.string.first_week_observer_pattern_result_format), percent)
        imgOpacityResult.alpha = percent / 100f
    }
}

// 확장함수 서술합니다. ( text -> Int 변환, 모르셔도 상관 없습니다. ) 
fun Editable?.toInt(): Int {
    if (isNullOrEmpty()) {
        return 0
    }
    return toString().toInt()
}

📖 위 코드의 문제점

위 코드를 쪼개 보면, 유저가 투명도 조절을 위해 숫자를 입력하는 부분과, SeekBar 조절을 통해 투명도를 조절 하는 부분으로 나눌 수 있습니다.

💡 유저가 투명도 숫자를 입력을 통해 투명도 조절을 했을 때 진행 되는 Flow / 의존성 Diagram

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  • 유저가 숫자를 입력 했을 때, 갱신 해주어야 하는 UI는 Image / 투명도 Text / SeekBar 입니다.

💡 유저가 SeekBar 조절을 통해 투명도 조절을 했을 때 진행되는 Flow / 의존성 Diagram

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  • 유저가 SeekBar의 퍼센트 조절을 통해 투명도를 조절 했을 때, 갱신 해 주어야 하는 UI는 EditText / Image / 투명도 Text 입니다.

UI를 갱신 해주는 부분을 코드로 살펴보면 아래와 같습니다.

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// 유저가 숫자를 입력함으로써 변경되는 UI update 작업을 서술합니다.
private fun updateUIByEditText(percent: Int) {
    disableSeekBarChangeListener = true
    sbPercent.progress = percent
    disableSeekBarChangeListener = false
    updateOpacityUI(percent)
}

// 유저가 SeekBar를 조절함으로써 변경되는 UI update 작업을 서술합니다.
private fun updateUIBySeekBar(percent: Int) {
    disableEditTextChangeListener = true
    etPercent.setText(percent.toString())
    disableEditTextChangeListener = false
    updateOpacityUI(percent)
}

// 유저가 숫자를 입력하거나, SeekBar를 조절함으로써 변경되는 공통적인 UI 작업을 서술합니다.
private fun updateOpacityUI(percent: Int) {
    tvPercent.text =
        String.format(getString(R.string.first_week_observer_pattern_result_format), percent)
    imgOpacityResult.alpha = percent / 100f
}

위 코드를 살펴보면, updateUIByEditText 함수 안에서, SeekBar 를 참조 하고 있는것을 볼 수 있으며, updateUIBySeekBar 함수 안에서는 EditText 에 대한 참조가 존재하는 것을 확인 할 수 있습니다.

즉, 유저가 실제로 변경 한 부분이 아닌 다른부분에 대한 참조가 있어야 UI가 제대로 갱신 될 수 있음을 의미하며, 이는 각 컴포넌트 ( EditText / SeekBar ) 간의 의존성이 생기는 것을 의미합니다.

만약 위와 같은 상황에서, 투명도를 입력받는 다른 방법이 추가된다면 어떻게 될까요 ?

예를들어, 아래와 같이 플러스 버튼을 누르면 투명도가 증가되고, 마이너스 버튼을 누르면 투명도가 감소하는 UI를 추가한다고 가정 해 봅시다. 그리고 이 버튼을 plusMinusButton 이라고 가정 해 봅시다.

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그렇다면, 유저가 숫자를 입력하거나 SeekBar 조절을 통해 투명도를 조절 해 줄 때, plusMinusButton의 숫자도 변경 해 주어야 합니다.

따라서 updateUIByEditText 함수 안에는 plusMinusButton 에 대한 참조가 추가적으로 들어가야 하며, 또 updateUIBySeekBar 함수 안에도 plusMinusButton 에 대한 참조가 추가 되어야 합니다.

즉, 각 컴포넌트 ( SeekBar / EditText / PlusMinusButton ) 간의 의존성이 추가적으로 계속 생겨나며, 이는 하나 컴포넌트를 제거 / 추가하는데 변경 해야 할 부분이 많은 코드를 생산하게 됩니다.

따라서 생산된 코드는 유지보수가 힘든 코드가 될 수 있습니다.

📚 Observer Pattern을 사용 하여 구현 한 경우

📖 위 상황을 재해석 해보자

위에서 생산한 코드가 문제가 있을 수 있음을 알아 보았습니다.

UI 변경에 있어 각 컴포넌트간의 의존성이 생겨, 컴포넌트가 추가 될 때 유지보수가 힘들 수 있는것이 문제점이었습니다.

그리고, 위 상황을 자세히 살펴보면, 변경되는 변수는 투명도 하나인 것을 알 수 있습니다.

따라서, 각 컴포넌트가 투명도가 변경되는 것을 지켜보다가, 투명도가 변경 되었다고 알림을 받았을 때, 각 컴포넌트에 알맞는 UI 갱신만 해주게 된다면 UI 갱신에 있어 서로 독립적일 수 있습니다.

따라서, 아래와 같은 의존성을 가지도록 진행 하면, 각 컴포넌트간이 독립적으로 운영 될 수 있습니다.

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📖 Observer Pattern 이란

자, 여기서 Observer Pattern의 정의를 알아 보도록 합시다.

Wiki에 적힌 Observer Pattern에 대한 정의는 아래와 같습니다.

옵서버 패턴(observer pattern)은 객체의 상태 변화를 관찰하는 관찰자들, 즉 옵저버들의 목록을 객체에 등록하여 상태 변화가 있을 때마다 메서드 등을 통해 객체가 직접 목록의 각 옵저버에게 통지하도록 하는 디자인 패턴이다. - Wiki

이를 다시 해석 해보면, 아래와 같습니다.

  1. 옵저버 패턴에는, 관찰 대상이 되는 객체 ( Subject )와 / 이를 관찰하는 관찰자 ( Observer )들이 있습니다.
  2. 또, 관찰 대상이 되는 객체에, 이 객체를 관찰하는 관찰자들을 등록합니다. ( subscribe )
  3. 관찰 대상이 되는 객체의 상태 변화가 있을 때, 각 관찰자들에게 이를 통지합니다. ( notify / update )

통상적으로, 관찰 대상이 되는 객체를 Subject 라고 부르며, 이를 관찰하는 관찰자를 Observer 라고 부르며, 관찰자를 관찰 대상이 되는 객체에 등록하는 작업을 Subscribe 라고 표기하는 경우가 잦습니다.

이를 유튜브 채널과, 채널을 구독하는 구독자에 비유를 해보면

  • 유튜브 채널을 구독하는 구독자는 Observer 가 됩니다.
  • 유튜브 채널은 Subject 가 됩니다.
  • 구독자가 유튜브 채널의 구독 버튼을 누르는 행위를 subscribe 라 할 수 있습니다.
  • 새로운 유튜브 영상이 올라 오면, 유튜브 채널은 구독자들에게 새로운 영상이 올라왔다고 알립니다. ( update / notify )

Observer / Subject 를 간단하게 구현 해보면 아래와 같습니다.

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class RamsSubject<K> {

    private val observerList: MutableList<RamsObserver<K>> = ArrayList()

		var value: K? = null
        set(newValue) {
            if (field != newValue) {
                field = newValue
                for (ramsObserver in observerList) {
                    ramsObserver.notifyDataIsChanged(newValue)
                }
            }
        }

    fun subscribe(ramsObserver: RamsObserver<K>) {
        observerList.add(ramsObserver)
    }
}

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public interface RamsObserver<T> {
    void notifyDataIsChanged(T value);
}

💡 Subject ( 유튜브 채널 )

  • Subject에는 observerList객체에 Observer 객체들을 저장 해 둡니다.
    • 유튜브 채널에 구독자의 목록을 저장 해 둡니다.
  • Subject에 어떤 값 ( value )이 변경 되었을 때, observerList에 있는 observer들에게 데이터가 변경 되었음을 알립니다.
    • 유튜브 채널에 새로운 동영상이 업로드 되었을 때, 구독자들에게 동영상이 업로드 되었음을 알립니다.
  • Subscribe 메소드를 통해, subject에 observer를 등록합니다.
    • 구독 버튼을 통해, 구독자가 채널을 구독합니다.
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ramsSubject.value = someValue
  • 위 형식을 통해, Subject 속의 값을 변경 시킬 수 있으며, 이 값이 이전 값과 다른 경우 Observer들에게 값이 변경 되었음을 알립니다.
  • 옵저버 패턴에서는, subject 객체에 접근 할 수 있는 곳에서 value의 값을 변경 시킬 수 있습니다.
    • 이를 비유하자면, 유튜브 채널에 누군가 ( 구독자 여도 상관 없습니다. )가 유튜브 채널에 동영상을 새로 올리는 행위로 빗댈 수 있습니다.
    • 이 부분이 유튜브 채널과 구독자의 관계에서는 존재하지 않는 관계여서 헷갈릴 수 있으나, 옵저버 패턴에서는 Subject에 접근 할 수 있는 곳이라면 어디서든 값을 발행 할 수 있습니다.

💡 Observer ( 구독자 )

  • Observer는 값이 변경 되었을 때, 어떤 행동을 할 지 서술 해야 합니다.
  • 따라서, Observer 라면 반드시 notifyDataIsChanged 를 구현하도록 interface 형태로 서술 해 줍니다.

📖 그래서, Observer pattern을 활용해서 어떻게 문제를 해결하나

코드로 먼저 살펴보겠습니다.

💡 View ( ObserverPatternActivity )

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package com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern

import android.os.Bundle
import androidx.appcompat.app.AppCompatActivity
import com.example.rxjavalecture.R
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui.PercentEditText
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui.PercentImageView
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui.PercentSeekBar
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui.PercentTextView

class ObserverPatternActivity : AppCompatActivity() {

    private lateinit var etPercent: PercentEditText
    private lateinit var sbPercent: PercentSeekBar
    private lateinit var tvPercent: PercentTextView
    private lateinit var imgOpacityResult: PercentImageView

    override fun onCreate(savedInstanceState: Bundle?) {
        super.onCreate(savedInstanceState)
        setContentView(R.layout.activity_observer_pattern)

        etPercent = findViewById(R.id.et_percent)
        sbPercent = findViewById(R.id.sb_percent)
        tvPercent = findViewById(R.id.tv_percent)
        imgOpacityResult = findViewById(R.id.img_opacity_result)
    }

    companion object {
        val progressSubject = RamsSubject<Int>()
    }
}
  • progress ( 투명도의 퍼센트 )상태를 관리하는 Subject를 생성합니다.
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val progressSubject = RamsSubject<Int>()
  • Percent 값이 변경 될 때, 변경 되어야 할 UI를 Observer로 두고, 옵저버에서 이 Subject를 구독합니다.

💡 Custom EditText ( EditText Observer )

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package com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui

import android.content.Context
import android.util.AttributeSet
import android.util.Log
import androidx.appcompat.widget.AppCompatEditText
import androidx.core.widget.doAfterTextChanged
import com.example.rxjavalecture.TAG_OBSERVER_PATTERN
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.RamsObserver
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.ObserverPatternActivity.Companion.progressSubject
import com.example.rxjavalecture.util.toInt

class PercentEditText : AppCompatEditText, RamsObserver<Int> {

    constructor(context: Context) : super(context)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?) : super(context, attrs)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?, defStyleAttr: Int) : super(context, attrs, defStyleAttr)

    private var disableEditTextChangeListener = false

    init {
				// ObserverPatternActivity에 있는 progressSubject에 구독 신청
        progressSubject.subscribe(this)

        doAfterTextChanged {
            if (!disableEditTextChangeListener) {
                val percent = it.toInt()
                if (isItProperRangeNumber(percent)) {
                    Log.d(TAG_OBSERVER_PATTERN, "percent = $percent in EditText")
                    progressSubject.value = percent
                }
            }
        }
    }

    private fun isItProperRangeNumber(inputNumber: Int): Boolean {
        return inputNumber in 0..100
    }

		// Percent 값이 변경 되었을 때 할 행동을 정의
    override fun notifyDataIsArrived(value: Int?) {
        value?.let {
            Log.d(TAG_OBSERVER_PATTERN, "value = $value in EditText")
            disableEditTextChangeListener = true
            setText(value.toString())
            disableEditTextChangeListener = false
        }
    }
}

💡 Custom ImageView ( ImageView Observer )

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package com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui

import android.content.Context
import android.util.AttributeSet
import androidx.appcompat.widget.AppCompatImageView
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.RamsObserver
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.ObserverPatternActivity

class PercentImageView : AppCompatImageView, RamsObserver<Int> {

    constructor(context: Context) : super(context)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?) : super(context, attrs)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?, defStyleAttr: Int) : super(context, attrs, defStyleAttr)

    init {
				// ObserverPatternActivity에 있는 progressSubject에 구독 신청
        ObserverPatternActivity.progressSubject.subscribe(this)
    }

		// Percent 값이 변경 되었을 때 할 행동을 정의
    override fun notifyDataIsArrived(value: Int?) {
        value?.let {
            alpha = it / 100f
        }
    }
}

💡 Custom SeekBar ( SeekBar Observer )

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package com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui

import android.content.Context
import android.util.AttributeSet
import android.util.Log
import android.widget.SeekBar
import androidx.appcompat.widget.AppCompatSeekBar
import com.example.rxjavalecture.TAG_OBSERVER_PATTERN
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.RamsObserver
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.ObserverPatternActivity

class PercentSeekBar : AppCompatSeekBar, RamsObserver<Int> {

    constructor(context: Context) : super(context)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?) : super(context, attrs)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?, defStyleAttr: Int) : super(context, attrs, defStyleAttr)

    private var disableEditTextChangeListener = false

    init {
				// ObserverPatternActivity에 있는 progressSubject에 구독 신청
        ObserverPatternActivity.progressSubject.subscribe(this)
        setOnSeekBarChangeListener(object : OnSeekBarChangeListener {
            override fun onProgressChanged(seekBar: SeekBar?, progress: Int, fromUser: Boolean) {
                if (!disableEditTextChangeListener) {
                    Log.d(TAG_OBSERVER_PATTERN, "progress = $progress in SeekBar")
                    ObserverPatternActivity.progressSubject.value = progress
                }
            }

            override fun onStartTrackingTouch(seekBar: SeekBar?) {

            }

            override fun onStopTrackingTouch(seekBar: SeekBar?) {

            }
        })
    }

		// Percent 값이 변경 되었을 때 할 행동을 정의
    override fun notifyDataIsArrived(value: Int?) {
        value?.let {
            Log.d(TAG_OBSERVER_PATTERN, "value = $value in SeekBar")
            disableEditTextChangeListener = true
            progress = it
            disableEditTextChangeListener = false
        }
    }
}

💡 Custom TextView ( TextView Observer )

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package com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.customui

import android.content.Context
import android.util.AttributeSet
import androidx.appcompat.widget.AppCompatTextView
import com.example.rxjavalecture.R
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.RamsObserver
import com.example.rxjavalecture.observerpattern.oberserverpattern.ObserverPatternActivity

class PercentTextView : AppCompatTextView, RamsObserver<Int> {

    constructor(context: Context) : super(context)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?) : super(context, attrs)
    constructor(context: Context, attrs: AttributeSet?, defStyleAttr: Int) : super(context, attrs, defStyleAttr)

    init {
				// ObserverPatternActivity에 있는 progressSubject에 구독 신청
        ObserverPatternActivity.progressSubject.subscribe(this)
    }

		// Percent 값이 변경 되었을 때 할 행동을 정의
    override fun notifyDataIsArrived(value: Int?) {
        value?.let {
            text = String.format(context.getString(R.string.first_week_observer_pattern_result_format), it)
        }
    }
}
  • RamsObserver를 구현하도록 custom UI를 만들고, Percent 값이 변경 되었을 때 할 행동들을 각 컴포넌트에 맞도록 정의 해 줍니다.

📖 위와 같이 Observer Pattern을 적용 했을 때의 장점

  • 이렇게 Observer Pattern을 적용 했을 때 각 컴포넌트간의 의존성을 제거 할 수 있습니다.
    • 위 코드를 살펴보면, EditText가 SeekBar / TextView / ImageView에 의존성을 갖지 않습니다.
    • 다른 컴포넌트도 마찬가지로, 어떤 컴포넌트는 다른 컴포넌트에 의존성을 갖지 않습니다.
  • 컴포넌트간 의존성이 없기 때문에, 다른 컴포넌트가 추가 되었을 때, 다른 컴포넌트에 영향을 전혀 주지 않습니다.
  • 값이 변경 되었을 때 각 컴포넌트가 어떤 행동을 할 지 코드 분석이 매우 용이합니다.
  • EditText에 있는 isItProperRangeNumber 와 같은 함수를 캡슐화 할 수 있습니다.

📖 구독 취소에 대해

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class RamsSubject<K> {
    private val observerList: MutableList<RamsObserver<K>> = ArrayList()
    fun dispose(ramsObserver: RamsObserver<K>) {
        observerList.remove(ramsObserver)
    }
}
  • Dispose 메소드를 통해, 구독하고 있는 observer를 subject의 observerList에서 제거합니다.
    • 구독자가 구독 취소 버튼을 통해 채널 구독을 끊습니다.
  • 이를 통해, 만약 더이상 구독을 하지 않아도 될때 또는 구독을 끊어야 할 때, 올바르지 않은 갱신 작업을 하지 않을 수 있습니다.
  • 이는 메모리 관리 측면에서도 매우 중요한 이슈 일 수 있습니다.

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