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집에서 정수기를 사용해본 적 있으신가요? 수돗물이 들어오면 여러 개의 필터를 거쳐 불순물이 제거되고, 마지막에 맑은 물이 나옵니다. 각 필터는 고유의 역할을 하며, 순차적으로 데이터를 처리하고 다음 단계로 넘깁니다. 이처럼 데이터를 여러 처리 단계를 거쳐 가공하는 구조가 바로 소프트웨어에서의 파이프-필터(Pipe-Filter) 패턴입니다.
파이프-필터(Pipe-Filter) 패턴은 데이터를 일련의 독립된 처리 단계(필터)로 나누고, 각 단계 사이를 파이프로 연결하여 데이터를 흐르게 하는 구조입니다. 각 필터는 데이터를 입력받아 가공하고, 그 결과를 다음 필터로 전달합니다. 이러한 구조는 데이터 흐름 중심의 시스템에 적합하며, 필터 간 결합도가 낮아 유연성과 재사용성이 높습니다.
이 패턴은 텍스트 처리기, 스트리밍 시스템, 컴파일러 등에서 널리 사용됩니다. 예를 들어 컴파일러는 소스 코드를 어휘 분석 → 구문 분석 → 의미 분석 → 코드 생성 등의 단계를 통해 처리합니다. 각 단계가 독립적으로 작동하며, 다음 단계에 가공된 데이터를 넘겨주는 구조는 Pipe-Filter의 대표적 구현 사례입니다.
이 구조의 장점은 유지보수가 쉬우며, 새로운 필터를 추가하거나 기존 필터를 교체할 때도 전체 시스템에 큰 영향을 주지 않는다는 점입니다. 반면 실시간 상호작용이 필요한 애플리케이션이나, 전후 처리 간 긴밀한 의존성이 필요한 시스템에는 적합하지 않을 수 있습니다.
파이프-필터 패턴은 데이터를 독립적인 처리 단계로 나누어 파이프를 통해 순차적으로 전달하는 소프트웨어 아키텍처 스타일입니다. 각 필터가 모듈화되어 있어 유지보수성과 재사용성이 뛰어나며, 새로운 기능을 추가하거나 기존 단계를 교체하기에도 유연합니다. 이런 특성 덕분에 텍스트 처리기, 스트리밍 데이터 파이프라인, 컴파일러 등 데이터 중심 시스템에서 특히 효과적으로 활용됩니다.
다만 이 패턴은 모든 상황에 적합한 것은 아닙니다. 실시간 상호작용이 필요한 시스템이나 단계 간 강한 의존성이 있는 경우에는 한계가 있으며, 필터 단계가 늘어날수록 성능 오버헤드(데이터 전달 지연, 메모리 사용 증가)가 발생할 수 있습니다. 따라서 파이프-필터는 데이터 흐름 중심·모듈화가 중요한 시스템에 가장 잘 어울리는 패턴으로, 다른 아키텍처와의 조합을 통해 단점을 보완하는 것이 바람직합니다.