[Unity] 상태(State) 패턴에 대해

조재훈·2024년 4월 2일

Design Pattern Unity

상태 패턴

상태 패턴이란?

상태 패턴은 게임 개발에서 유용하게 사용되는 디자인 패턴이다

어떤 객체가 상태에 따라 행위를 다르게 할 때, 상태를 if문 같은 조건문으로 직접 체크해 상태에 따른 행동을 호출하는 것이 아니라 상태를 객체화해서 필요에 따라 다르게 행동하도록 위임하는 패턴이다

객체의 특정 상태를 클래스로 선언하고 클래스에서 해당 상태에서 할 수 있는 행동을 메서드로 정의한다

상태 패턴을 사용하는 경우

상태 전이를 위한 로직이 복잡한 경우
현재 상태에 따라 다르게 행동하는 객체가 있는 경우
상태들의 수가 많고, 상태별로 코드가 자주 변경되는 경우

상태 패턴의 장점

객체 내부 상태의 변경에 따라 객체의 행동을 특정 상태에 특화된 행동들로 분리할 수 있고, 새로운 행동을 추가해도 다른 행동에 영향을 주지 않는다
상태에 따른 동작을 개별 클래스로 옮겨 관리할 수 있다
상태와 관련된 모든 동작을 각각의 상태 클래스에 분산시킴으로써, 코드 복잡도를 줄일 수 있다
특정 상태와 관련된 코드를 별도의 클래스로 구성하여 단일 책임 원칙을 준수할 수 있다
기존 상태 클래스나 컨텍스트를 변경하지 않고 새로운 상태를 도입할 수 있어, 개방-폐쇄 원칙을 준수할 수 있다
하나의 상태 객체만 사용해 상태 변경을 하므로 일관성 없는 상태 주입을 방지하는데 도움이 된다

상태 패턴의 단점

상태 별로 클래스를 생성하므로 관리해야 할 클래스의 수가 증가함
상태 클래스의 개수가 많고, 규칙이 자주 변경된다면, 컨텍스트의 상태 변경 코드가 복잡해질 수 있다
객체에 적용할 상태가 별로 없거나 상태 변경이 자주 일어나지 않는다면 패턴을 적용하는 것이 오히려 안좋을 수 있다

구조

State Interface
- 상태를 추상화한 모듈
Concrete State
- 구체적인 각각의 상태를 클래스로 표현함
- State Interface를 상속 받아 인터페이스를 구현
- 다음 상태가 결정되면 Context에 상태 변경을 요청하는 역할 수행
Context
- State를 이용하는 시스템(객체)
- 시스템 상태를 나타내는 State 객체를 Composition함
- 클라이언트로부터 요청받으면 State 객체에 행위 실행을 위임

유니티 예제

namespace StatePattern
{
    public interface IState
    {
        void Study();
    }
}

public class Sleep : IState
{
    public void Study()
    {
        Debug.Log("졸려서 공부가 안됩니다");
    }
}

public class Fine : IState
{
    public void Study()
    {
        Debug.Log("멀쩡하게 공부합니다");
    }
}

상태의 인터페이스를 선언하고 이를 상속받는 상태(Fine, Sleep)를 생성한다

학생 클래스를 만들어 상태 정보를 저장하게 하자

public class Student
{
    /// <summary>
    /// 학생의 현재 상태
    /// </summary>
    private IState state;

    public int health = 100;

    public Student() 
    {
        SetState();
    }

    public void SetState()
    {
        if (health < 30)
            state = new Sleep();
        else
            state = new Fine();
    }

    public void Study()
    {
        SetState();
        state.Study();
    }
}

학생의 체력을 뜻하는 health 값에 따라 SetState에서 상태 값을 결정한다.

학생의 Study 함수를 실행하면 먼저 현재 체력에 따라 어떤 상태인지 결정한 후 state의 Study를 실행해 멀쩡하면 Fine의 Study가, 졸리면 Sleep의 Study가 실행된다

이 학생을 관리하는 클래스인 School을 보자

public class School : MonoBehaviour
{
    
    private void Start()
    {
        Student student = new Student();
        student.Study();

        student.health = 20;
        student.Study();
    }
}