🛠️ Builder Pattern
이번에는 Builder Pattern에 대해서 알아보겠다. Builder라는 단어를 살펴보면 건축, 건축자라는 의미를 가진다. 해당 패턴은 이름 그대로 객체에 대한 청사진(구성 설계도) 을 제공하는 패턴이다.
복잡한 객체를 생성하는 방법과 표현하는 방법을 별도의 클래스로 분리하여, 서로 다른 표현이라도 동일한 절차로 생성할 수 있도록 한다.
여기서 중요한 점은 "서로 다른 표현이라도 동일한 절차를 제공할 수 있도록 한다"는 것이다.
이러한 생성 절차를 제공하는 것이 Builder 클래스의 의도이다. 따라서 Builder 패턴은 이전에 살펴본 Factory Method Pattern이나 Abstract Factory Pattern의 Factory 클래스와 달리 생성 방법(과정)을 캡슐화하여 청사진을 제공하는 것을 목표로 한다.
언제 사용하나?
GOF 책에서는 RTF(Rich Text Format) 문서 판독기를 예로 들어 설명했다.
문서 판독기는 ASCII 문서나 다른 텍스트 형식으로 변환해 읽을 수 있어야 한다.
이러한 변환 과정을 담당하는 것이 Builder 클래스(TextConverter) 이고, 변환된 텍스트를 처리하고 조립하는 역할을 하는 것이 Director 클래스(RTFReader) 이다.
RTFReader는 주어진 ConcreteBuilder의 변환 메서드를 호출해 동일한 방식으로 파싱을 진행하고, 어떤 포맷으로 변환할지는 Builder(Converter)에 따라 달라진다.
위의 그림을 보면 설명한 것처럼 TextConverter는 변환 메서드들을 인터페이스로 제공하고,
ASCIIConverter, TeXConverter, TextWidgetConverter 등 구체 클래스(ConcreteBuilder) 들은 자신만의 로직으로 이 인터페이스를 구현한다.
구조
Builder 패턴을 구조적으로 표현하면 다음과 같다.
핵심 포인트는 Director가 Builder를 통해 동일한 절차로 객체를 생성하지만, Builder 종류에 따라 최종 결과물이 달라진다는 것이다.
구현 방법
전체 코드
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
using namespace std;
// ======= Product =======
class ASCIIText {
public:
string content;
};
class TeXText {
public:
string content;
};
class TextWidget {
public:
string widgetData;
};
// ======= Builder 인터페이스 =======
class TextConverter {
public:
virtual ~TextConverter() {}
virtual void ConvertCharacter(char c) = 0;
virtual void ConvertFontChange(const string& font) = 0;
virtual void ConvertParagraph() = 0;
};
// ======= ConcreteBuilder: ASCII =======
class ASCIIConverter : public TextConverter {
shared_ptr<ASCIIText> ascii = make_shared<ASCIIText>();
public:
void ConvertCharacter(char c) override {
ascii->content += c;
}
void ConvertFontChange(const string& font) override {
// ASCII에서는 폰트 개념이 없으므로 무시
}
void ConvertParagraph() override {
ascii->content += "\n";
}
shared_ptr<ASCIIText> GetASCIIText() { return ascii; }
};
// ======= ConcreteBuilder: TeX =======
class TeXConverter : public TextConverter {
shared_ptr<TeXText> tex = make_shared<TeXText>();
public:
void ConvertCharacter(char c) override {
tex->content += c;
}
void ConvertFontChange(const string& font) override {
tex->content += "\\font{" + font + "}";
}
void ConvertParagraph() override {
tex->content += "\n\n";
}
shared_ptr<TeXText> GetTeXText() { return tex; }
};
// ======= Director =======
class RTFReader {
TextConverter* builder;
public:
RTFReader(TextConverter* b) : builder(b) {}
void ParseRTF() {
string tokens = "ABC\nFONT Times\nDEF\n";
for (size_t i = 0; i < tokens.size(); ++i) {
char t = tokens[i];
if (t == '\n') {
builder->ConvertParagraph();
} else if (t == 'F') {
builder->ConvertFontChange("Times");
i += 10;
} else {
builder->ConvertCharacter(t);
}
}
}
};
// ======= 클라이언트 =======
int main() {
// ASCII로 변환
ASCIIConverter asciiBuilder;
RTFReader reader1(&asciiBuilder);
reader1.ParseRTF();
cout << "[ASCII 결과]" << endl;
cout << asciiBuilder.GetASCIIText()->content << endl;
// TeX으로 변환
TeXConverter texBuilder;
RTFReader reader2(&texBuilder);
reader2.ParseRTF();
cout << "\n[TeX 결과]" << endl;
cout << texBuilder.GetTeXText()->content << endl;
return 0;
}Converter
class TextConverter {
public:
virtual ~TextConverter() {}
virtual void ConvertCharacter(char c) = 0;
virtual void ConvertFontChange(const string& font) = 0;
virtual void ConvertParagraph() = 0;
};
class ASCIIConverter : public TextConverter {
shared_ptr<ASCIIText> ascii = make_shared<ASCIIText>();
public:
void ConvertCharacter(char c) override {
ascii->content += c;
}
void ConvertFontChange(const string& font) override {
// ASCII에서는 폰트 개념이 없으므로 무시
}
void ConvertParagraph() override {
ascii->content += "\n";
}
shared_ptr<ASCIIText> GetASCIIText() { return ascii; }
};
class TeXConverter : public TextConverter {
shared_ptr<TeXText> tex = make_shared<TeXText>();
public:
void ConvertCharacter(char c) override {
tex->content += c;
}
void ConvertFontChange(const string& font) override {
tex->content += "\\font{" + font + "}";
}
void ConvertParagraph() override {
tex->content += "\n\n";
}
shared_ptr<TeXText> GetTeXText() { return tex; }
};ASCIIConverter는 ConvertFontChange()를 무시하는데, ASCII 문서에는 폰트 개념이 없기 때문이다.
이처럼 각 Builder는 자신이 생성하는 결과물(Product)에 따라 로직을 달리 구현한다.
Director
class RTFReader {
TextConverter* builder;
public:
RTFReader(TextConverter* b) : builder(b) {}
void ParseRTF() {
string tokens = "ABC\nFONT Times\nDEF\n";
for (size_t i = 0; i < tokens.size(); ++i) {
char t = tokens[i];
if (t == '\n') {
builder->ConvertParagraph();
} else if (t == 'F') {
builder->ConvertFontChange("Times");
i += 10;
} else {
builder->ConvertCharacter(t);
}
}
}
};Director 클래스는 텍스트를 읽고 토큰의 종류에 따라 Builder의 메서드를 호출하여 Product를 조립한다.
Client
int main() {
ASCIIConverter asciiBuilder;
RTFReader reader1(&asciiBuilder);
reader1.ParseRTF();
cout << "[ASCII 결과]" << endl;
cout << asciiBuilder.GetASCIIText()->content << endl;
TeXConverter texBuilder;
RTFReader reader2(&texBuilder);
reader2.ParseRTF();
cout << "\n[TeX 결과]" << endl;
cout << texBuilder.GetTeXText()->content << endl;
return 0;
}Client는 Builder를 생성해 Director에 주입하고, 파싱 작업을 요청할 뿐이다. 생성과정과 사용을 완전히 분리할 수 있다는 것이 큰 장점이다.
마무리
이렇게 Builder Pattern은 복잡한 객체 생성을 단계별로 분리해 코드 가독성과 유지보수성을 높인다. 그리고 동일한 절차로 서로 다른 결과물을 만들 수 있다. 그러나 남용할 경우 클래스 수(Builder, Director)가 많아져 구조가 복잡해질 수 있다. 또한 Director와 Builder 간의 의존 관계 설정이 필요해 초기 설계 비용이 발생한다.
다음 글에서는 Creational Pattern 에서 마지막으로 다룰 패턴인 Prototype Pattern을 다뤄보겠다.Prototype Pattern은 복잡한 객체를 새로 만드는 대신 기존 객체를 복제(clone)하여 생성하는 방식을 제공하는 패턴이다.
