Flyweight 패턴: 객체 수백만 개도 ‘가벼운’ 메모리로 돌리는 비결

1️⃣ Flyweight가 뭐길래?

‘Flyweight’는 권투 체급 중 가장 가벼운 무게를 뜻한다. 이름 그대로, 비슷한 객체들을 공유해 애플리케이션의 메모리 부담을 극적으로 줄이는 구조(Structural) 패턴이다. 핵심 아이디어는 변하지 않는 내부 상태(intrinsic)만 재사용하고, 요청마다 달라지는 외부 상태(extrinsic)는 호출 시점에 주입하는 것!

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2️⃣ 언제 써야 효과가 클까?

• 그래픽·게임 오브젝트 : 수천 ~ 수백만 개의 파티클·타일·총알·나무 등을 찍어낼 때
• 텍스트 렌더링 : 글리프(폰트 문자) 객체를 문자마다 새로 만들면 메모리 폭발 → Flyweight로 공유
• UI 테마·아이콘 : 동일 SVG/Icon을 컴포넌트마다 복사하는 대신 캐싱
• 캐시 가능한 DB 룩업 값 : 코드표, 국가·통화 목록처럼 변하지 않는 데이터

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3️⃣ 코드 스케치 – Java 21 예시

// ① Flyweight(공유 객체) – TreeType
public record TreeType(String name, Color color, String texture) { }

// ② Flyweight Factory – 캐시 & 재사용
public class TreeFactory {
    private static final Map<String, TreeType> CACHE = new ConcurrentHashMap<>();
    public static TreeType get(String name, Color color, String texture) {
        return CACHE.computeIfAbsent(
            name, k -> new TreeType(name, color, texture)
        );
    }
}

// ③ Context 객체 – 외부 상태(좌표)만 보유
public record Tree(int x, int y, TreeType type) {
    public void draw(Graphics g) {
        // 외부 상태 x, y + 공유된 type 정보로 그리기
    }
}

// 사용
TreeType oak = TreeFactory.get("oak", BROWN, "/oak.png");
List<Tree> forest = IntStream.range(0, 1_000_000)
    .mapToObj(i -> new Tree(randX(), randY(), oak))
    .toList();

동일 TreeType이 단 하나만 생성되므로, 1 백만 그루를 그려도 실 메모리는 극소량!

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4️⃣ 구현 팁 🔥

1. Immutable 객체로 만들기: 공유하려면 변경 불가능해야 안전하다. record·val·final 적극 사용.
2. 팩토리로만 생성: new를 막고 캐시된 인스턴스를 돌려줘야 진짜 Flyweight.
3. 메모리 vs CPU 트레이드오프: 상태 분리를 지나치면 오히려 계산·조회 비용이 커질 수 있으니 프로파일링 필수.
4. GC 친화도 체크: 대량 Context 객체가 짧은 생명주기를 갖는다면, GC 튜닝(Region Size, Escape Analysis)을 병행.

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5️⃣ 장점 vs. 주의점

• 👍 메모리 사용량 감소: 비슷한 객체 공유로 Heap 절약.
• 👍 성능 향상: 객체 생성·GC 비용이 급감.
• ⚠️ 코드 복잡도: intrinsic-extrinsic 분리가 어려우면 가독성이 떨어진다.
• ⚠️ 스레드 안정성: 공유 객체를 수정하면 전역 부작용 발생 → 불변성 유지가 필수.

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한 줄 요약

Flyweight 패턴은 “속성은 공유하고, 좌표만 달리해” 수백만 객체도 가볍게 돌리는 메모리 마법이다.