Builder Pattern 왜 쓸까?
복잡한 인스턴스를 만드는 경우, 많은 속성들을 초기화하는 과정이 필요합니다. 이 과정은 대개 매개변수가 많은 거대한 생성자에 내장되거나, 클라이언트 코드에 흩어져 있게 됩니다. 그렇다고 모든 매개 변수를 제어하는 subclass들을 계속해서 만든다면, 계층 구조를 확장시키는 문제가 발생할 수 있습니다. 아니면, 모든 매개 변수를 제어하는 기본 클래스에 거대한 생성자를 만드는 방법이 있습니다. swift의 경우에 단일상속이라 보통은 이 방법을 사용하겠습니다. 하지만, 이 방법 역시 문제가 발생합니다. 사용하지 않는 대부분의 매개변수는 생성자 호출에서 상당히 보기 복잡해진다. 이러한 해결책으로 빌더 패턴을 사용하여 복잡한 객체를 만들 수 있습니다. 이를 통해 생성자 호출이 보기 좋아지고, 복잡한 객체를 만들기 위한 코드를 클라이언트 코드로부터 분리시킬 수 있습니다.
빌더 패턴은 객체 구성 코드를 빌더 객체로 이동시켜 일련의 단계로 구성하는 패턴입니다. 이 패턴은 모든 단계를 호출할 필요 없이 필요한 단계만 호출할 수 있습니다. 또한, 다른 구현이 필요한 경우 다른 빌더 클래스를 작성하여 여러 종류의 개체를 생성할 수 있습니다.
Builder Pattern 어디에 쓸까?
제 친구 gpt에게 builder pattern이 어디에 쓰이냐고 물어보니, 생각보다 많은 곳에서 다양한 경우에 사용하고 있었습니다.
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UI 구성 요소 생성
Button이나 Label, Text 등의 UI 구성 요소는 다양한 속성을 가집니다. 이러한 속성들은 모두 복잡한 생성자의 인수로 전달될 수 있습니다. 빌더 패턴을 사용하면 특정 속성에 대한 빌더 클래스를 작성하고 이를 조합하여 UI 구성 요소를 만들 수 있습니다. -
객체 생성 과정이 복잡한 객체 생성
복잡한 객체의 경우 생성자의 매개변수 수가 많아질 수 있습니다. 이러한 경우, 많은 수의 선택적 인수를 갖는 생성자보다는 빌더 패턴을 사용하는 것이 더 나을 수 있습니다. -
객체 구성을 구성 요소로 나눈 경우
복잡한 객체를 만들 때 구성 요소를 조합해야하는 경우 Builder 패턴이 유용합니다. 예를 들어, 게임에서 캐릭터를 만들 때 머리, 몸, 다리 등으로 구성하는 경우 이러한 부분을 빌더 패턴을 사용하여 캐릭터 개체를 만들 수 있습니다. -
다양한 종류의 객체 생성
다양한 종류의 객체를 생성하는 경우, Builder 패턴은 각 객체 유형의 빌더 클래스를 만들어 구현할 수 있습니다. 이를 통해 구성 단계 집합을 구현하고 다양한 종류의 객체를 생성할 수 있습니다. 예를 들어, 쉐이크를 만들 때 사용되는 재료가 다양할 수 있습니다. 이러한 재료에 따라 빌더 클래스를 구현하고 구성 단계를 구성하여 다양한 종류의 쉐이크를 만들 수 있습니다.
Director
Builder Pattern에서 Director는 Builder 객체를 사용하여 복잡한 객체를 생성하는 역할을 합니다. Director는 객체의 생성 및 조립 프로세스를 관리하며, 빌더를 통해 단계적으로 객체를 구성합니다. 즉, Builder 객체의 메소드를 순서대로 호출하여 객체를 생성합니다.
Director는 일반적으로 구체적인 빌더 클래스의 인스턴스를 받아서, 그 빌더의 메소드를 이용하여 객체를 생성하고 반환합니다. 이렇게 하면 클라이언트는 복잡한 객체를 생성하는 과정을 알 필요 없이, Director가 제공하는 간단한 인터페이스만 사용하여 객체를 생성할 수 있습니다.
director는 클라이언트와 빌더 객체 사이에 인터페이스 역할을 수행하여 빌더 객체가 제공하는 메소드들을 일관적으로 사용할 수 있도록 해줍니다. 이를 통해 개발자는 다양한 빌더 객체를 구현할 수 있지만, 사용 방법은 모두 동일하게 유지됩니다. 이는 코드의 가독성과 유지보수성을 높여줍니다.
프로그램에서 디렉터 클래스를 가지고 있을 필요는 없습니다. 클라이언트 코드에서 직접 특정한 순서로 빌딩 단계를 호출할 수 있습니다. 하지만 디렉터 클래스는 프로그램 전체에서 재사용할 수 있는 다양한 구축 루틴을 위치시키기에 좋을 수 있습니다.
또한 디렉터 클래스는 제품 구축의 세부 정보를 클라이언트 코드로부터 완전히 숨겨줍니다. 클라이언트는 빌더를 디렉터와 연결하고, 디렉터로 구축을 시작하고, 빌더로부터 결과를 가져오기만 하면 됩니다.
Builder Pattern 구현해보기
저는 라멘을 만들어봤습니다.
protocol RamenBuilder {
func select(soup: Soup) -> RamenBuilder
func select(amount: Amount) -> RamenBuilder
func add(topping: Topping) -> RamenBuilder
func reset() -> RamenBuilder
func getRamen() -> Ramen
}먼저 RamenBulder의 protocol을 작성해줍니다.
enum Soup: String {
case pork = "돈골육수"
case chiken = "닭육수"
}
enum Amount: String {
case normal = "일반"
case double = "곱빼기"
}
enum Topping: String {
case chashu = "차슈"
case chiken = "닭고기"
case ajitama = "삶은 달걀"
case nori = "김"
case negi = "파"
case eggYolk = "노른자"
}
struct Ramen {
var soup: Soup = .pork
var amount: Amount = .normal
var toppings: [Topping] = []
func description() -> String {
let soup = soup.rawValue
let amount = amount.rawValue
let toppings = toppings.map { $0.rawValue }.joined(separator: ", ")
return "\(soup) 베이스 국물에 \(toppings)가 들어간 \(amount) 라멘입니다."
}
}Ramen Model을 구현해줍니다.
class BasicRamenBuilder: RamenBuilder {
private var ramen: Ramen = Ramen()
func select(soup: Soup) -> RamenBuilder {
self.ramen.soup = soup
return self
}
func select(amount: Amount) -> RamenBuilder {
self.ramen.amount = amount
return self
}
func add(topping: Topping) -> RamenBuilder {
self.ramen.toppings.append(topping)
return self
}
func reset() -> RamenBuilder {
self.ramen = Ramen()
return self
}
func getRamen() -> Ramen {
return ramen
}
}지금은 RamenBuilder 프로토콜을 따르는 BasicRamenBuilder를 작성해봤습니다. RamenBuilder를 프로토콜을 준수하는 돈코츠라멘이나 쇼유라멘을 ConcreateBuilder로 만들 수도 있습니다. 저는 따로 ConcreateBuilder를 만들지 않고, 아래에서 Director를 작성할 때 다른 라면을 추가해보겠습니다.
var customRamen = BasicRamenBuilder()
let ramen = customRamen
.select(soup: .pork)
.select(amount: .normal)
.add(topping: .chashu)
.add(topping: .nori)
.add(topping: .negi)
.getRamen()
ramen.description()
// 돈골육수 베이스 국물에 차슈, 김, 파가 들어간 일반 라멘입니다.빌더는 이렇게 사용하면 됩니다.
그럼 이제 director를 작성해서 활용해보겠습니다.
class ramenDirector {
private var builder: RamenBuilder
init(builder: RamenBuilder) {
self.builder = builder
}
func constructCustomRamen() -> Ramen {
return self.builder.getRamen()
}
func constrcutTonkotsuRamen() -> Ramen {
builder
.reset()
.select(amount: .normal)
.select(soup: .pork)
.add(topping: .chashu)
.add(topping: .nori)
.add(topping: .negi)
return self.builder.getRamen()
}
func constrcutShoyuRamen() -> Ramen {
builder
.reset()
.select(amount: .normal)
.select(soup: .chiken)
.add(topping: .chiken)
.add(topping: .nori)
.add(topping: .negi)
return self.builder.getRamen()
}
}director를 클라이언트에서 사용할 때, builder에서 어떤 과정들이 거쳐지는지 알수 없도록 캡슐화한다는 장점이 있습니다.
var builder = BasicRamenBuilder()
var ramenDirector = RamenDirector(builder: builder)
ramenDirector.constrcutShoyuRamen().description()
ramenDirector.constrcutTonkotsuRamen().description()
클라이언트 파트에서 사용하며, 빌더와 디렉터를 연결해준다고 생각하면 됩니다ㅏ.
결론
코드가 더 길어지는 단점이 있습니다. 하지만 속성 값이 많은 인스턴스를 생성할 때, 생성자에 주렁주렁 달려있는 인자들을 생각한다면 굉장히 깔끔한 해결책이라고 생각합니다. 또 ConcreateBuilder를 활용해서 인스턴스 생성 파트와 속성 설정 파트를 따로 구현하기때문에 유지보수에 용이합니다.
Builder Pattern에서 디렉터는 꼭 사용하지 않아도 무방합니다. 하지만, Builder의 종류가 다양하고 인스턴스의 생성과정(속성 설정 과정)이 같을 때 클라이언트 부분에서 코드를 수정할 필요없이 Builder를 추가해서 다양하게 사용할 수 있는 장점이 있습니다. 이렇게되면 클라이언트 부분에서 내부가 어떻게 돌아가는지 상관없이 사용할 수 있습니다.
