[디자인패턴] 스테이트패턴(State Pattern)

스테이트패턴(State Pattern)

스테이트 패턴은 객체가 특정 상태에 따라 행위를 달리하는 상황에서 자신이 직접 상태를 체크하여 상태에 따라 행위를 호출하지 않고, 상태를 객체화하여 상태가 행동을 할 수 있도록 위임하는 패턴을 말한다.

즉, 객체의 특정 상태를 클래스로 선언하고, 클래스에서는 해당 상태에서 할 수 있는 행위들을 메서드로 정의한다. 이러한 상태 클래스를 인터페이스로 캡슐화하여 클라이언트에서 인터페이스를 호출하는 방식을 이야기한다.

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왜, 스테이트패턴을 사용할까?

스테이트패턴을 구현하기 위한 예로 컴퓨터를 켜고 끄는 상황을 생각해보자.

• 컴퓨터의 전원이 꺼진 상태에서 전원 버튼을 누르면, 전원을 켤 수 있다.
• 컴퓨터의 전원이 켜진 상태에서 전원 버튼을 누르면, 전원을 끌 수 있다.

위의 상황을 아래의 코드로 구현할 수 있다.

// Computer.java
public class Computer {
	public static String ON = "ON";
    public static String OFF = "OFF";
    private String powerState = "";
    
    public Computer() {
    	setPowerState(Computer.OFF);
    }
    
    public void setPowerState(String powerState) {
    	this.powerState = powerState;
    }
    
    public void powerPush() {
    	if("ON".equals(this.powerState)) {
        	System.out.println("전원 OFF");
        }else {
        	System.out.println("전원 ON");
        }
    }
}

// Client.java
public class Client {
    public static void main(String args[]){
    	Computer computer = new Computer();
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(Computer.ON);
        computer.powerPush();
    }
}

해당 코드를 실행하면, 컴퓨터가 ON상태이면 OFF상태로 변경하고, OFF상태이면 ON상태로 변경하는 문구가 실행될 것이다.

위의 기능에서 절전모드를 추가해보자! 그럼 다음과 같이 정의할 수 있다.

• 컴퓨터 전원이 켜진 상태에서 전원버튼을 누르면, 전원을 끌 수 있다.
• 컴퓨터 전원이 꺼진 상태에서 전원버튼을 누르면, 절전모드로 변경된다.
• 컴퓨터 절전모드에서 전원버튼을 누르면, 전원을 켤 수 있다.

위의 조건을 코드로 구현하게 되면 아래와 같이 나타낼 수 있다.

// Computer.java
public class Computer {
	public static String ON = "ON";
    public static String OFF = "OFF";
    public static String SAVING = "SAVING";
    private String powerState = "";
    
    public Computer() {
    	setPowerState(Computer.OFF);
    }
    
    public void setPowerState(String powerState) {
    	this.powerState = powerState;
    }
    
    public void powerPush() {
    	if("ON".equals(this.powerState)) {
        	System.out.println("전원 OFF");
        }else if ("SAVING".equals(this.powerState)) {
        	System.out.println("전원 ON");
        }else {
        	System.out.println("절전모드");
        }
    }
}

// Client.java
public class Client {
    public static void main(String args[]){
    	Computer computer = new Computer();
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(Computer.ON);
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(Computer.SAVING);
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(Computer.OFF);
        computer.powerPush();
    }
}

위와 같이 조건을 추가할 경우 조건문의 길이가 굉장히 길어지는 단점이 발생하는것을 알 수 있다. 또한 기능이 변경될 경우, 해당 조건을 일일히 찾아가 변경해야한다는 단점이 있다.

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스테이트패턴 구현

위의 단점을 개선하기 위해 스테이트패턴을 적용시켜보자!

스테이트패턴을 적용하면 상태(ON, OFF, SAVING)를 클래스로 정의하고, 이를 하나의 인터페이스로 캡슐화를 한다.

가장 먼저, 전원상태를 캡슐화한 인터페이스 PowerState를 선언한다.

// PowerState.java
public interface PowerState {
	public void powerPush();
}

다음으로 PowerState인터페이스를 구현한 상태 클래스를 정의한다.

// On.java
public class On implements PowerState {
    @Override
    public void powerPush() {
    	System.out.println("전원 OFF");
    }
}

// Off.java
public class Off implements PowerState {
    @Override
    public void powerPush() {
    	System.out.println("절전모드");
    }
}

// Saving.java
public class Saving implements PowerState {
    @Override
    public void powerPush() {
    	System.out.println("전원 ON");
    }
}

다음으로 Computer클래스를 선언한다.

// Computer.java
public class Computer {
    private PowerState powerState;
    
    public Computer() {
    	this.powerState = new Off();
    }
    
    public void setPowerState(PowerState powerState) {
    	this.powerState = powerState;
    }
    
    public void powerPush() {
    	powerState.powerPush();
    }
}

위 코드를 보면 조건을 분기하는 코드는 사라지고 인터페이스의 powerPush()메서드를 호출하는 것을 확인할 수 있다.

// Client.java
public class Client {
    public static void main(String args[]){
    	Computer computer = new Computer();
        On on = new On();
        Off off = new Off();
        Saving saving = new Saving();
        
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(on);
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(saving);
        computer.powerPush();
        computer.setPowerState(off);
        computer.powerPush();
    }
}

위 코드의 결과는 이전과 동일하다. 조건문 대신 객체의 상태를 클래스로 선언하고, 해당 상태에서 수행할 수 있는 동작을 수행하는 것을 확인할 수 있다.

스테이트패턴 학습 시 참고 블로그: https://victorydntmd.tistory.com/294?category=719467