빌더 패턴(Builder Pattern) 이해하기

빌더 패턴(Builder Pattern) 이해하기

빌더 패턴은 생성 패턴 중 하나로, 객체의 생성 과정을 단계별로 분리하여 복잡한 객체를 유연하고 일관성 있게 생성할 수 있도록 합니다. 특히, 빌더 패턴은 다양한 구성 요소가 필요하거나 생성 과정이 복잡한 객체를 생성할 때 매우 유용합니다.

이번 포스트에서는 빌더 패턴이 무엇인지, 구현 방법과 장단점, 그리고 언제 사용해야 하는지를 구체적으로 알아보겠습니다.

 

빌더 패턴이란?

빌더 패턴은 객체의 생성 과정을 단계별로 나누어 유연성과 일관성을 유지하면서 복잡한 객체를 생성할 수 있게 하는 디자인 패턴입니다. 빌더 패턴을 사용하면 객체의 각 구성 요소를 독립적으로 설정할 수 있으며, 불필요한 설정을 최소화하여 생성 과정의 일관성을 유지할 수 있습니다.

빌더 패턴의 핵심은 객체 생성을 위한 여러 단계를 캡슐화하고, 각 단계가 완료될 때마다 객체를 반환할 수 있는 방식으로 설계하는 것입니다. 이를 통해 필요에 따라 특정 단계만 선택적으로 수행하거나 다양한 구성을 가진 객체를 쉽게 만들 수 있습니다.

빌더 패턴의 구조

빌더 패턴의 주요 구성 요소는 다음과 같습니다.

1. Product (생성될 객체): 빌더에 의해 단계별로 생성되는 객체입니다.
2. Builder (추상 빌더): 객체 생성을 위한 인터페이스를 정의하며, 객체의 각 부분을 생성하는 메서드를 포함합니다.
3. ConcreteBuilder (구체적인 빌더): Builder 인터페이스를 구현하여 구체적인 생성 단계를 정의하고, Product 객체를 생성합니다.
4. Director (감독자): Builder 객체를 통해 생성 과정을 단계별로 제어하는 클래스입니다. Director는 빌더를 사용하여 특정한 구성을 가진 Product를 생성합니다.

예제 코드: 컴퓨터 생성 예제

다음은 빌더 패턴을 사용하여 CPU, RAM, 저장소 등을 단계별로 설정하는 컴퓨터 생성 예제입니다.

// Product 클래스
public class Computer
{
    public string CPU { get; set; }
    public string RAM { get; set; }
    public string Storage { get; set; }
    public string GPU { get; set; }

    public override string ToString()
    {
        return $"CPU: {CPU}, RAM: {RAM}, Storage: {Storage}, GPU: {GPU}";
    }
}

// Builder 인터페이스
public interface IComputerBuilder
{
    IComputerBuilder SetCPU(string cpu);
    IComputerBuilder SetRAM(string ram);
    IComputerBuilder SetStorage(string storage);
    IComputerBuilder SetGPU(string gpu);
    Computer Build();
}

// ConcreteBuilder 클래스
public class GamingComputerBuilder : IComputerBuilder
{
    private Computer _computer = new Computer();

    public IComputerBuilder SetCPU(string cpu)
    {
        _computer.CPU = cpu;
        return this;
    }

    public IComputerBuilder SetRAM(string ram)
    {
        _computer.RAM = ram;
        return this;
    }

    public IComputerBuilder SetStorage(string storage)
    {
        _computer.Storage = storage;
        return this;
    }

    public IComputerBuilder SetGPU(string gpu)
    {
        _computer.GPU = gpu;
        return this;
    }

    public Computer Build()
    {
        return _computer;
    }
}

// Director 클래스
public class Director
{
    private IComputerBuilder _builder;

    public Director(IComputerBuilder builder)
    {
        _builder = builder;
    }

    public Computer BuildHighEndGamingComputer()
    {
        return _builder
            .SetCPU("Intel Core i9")
            .SetRAM("32GB")
            .SetStorage("1TB SSD")
            .SetGPU("NVIDIA RTX 3090")
            .Build();
    }

    public Computer BuildBasicOfficeComputer()
    {
        return _builder
            .SetCPU("Intel Core i5")
            .SetRAM("8GB")
            .SetStorage("512GB SSD")
            .SetGPU("Integrated Graphics")
            .Build();
    }
}

// 클라이언트 코드
class Program
{
    static void Main()
    {
        IComputerBuilder builder = new GamingComputerBuilder();
        Director director = new Director(builder);

        Computer gamingComputer = director.BuildHighEndGamingComputer();
        Console.WriteLine(gamingComputer);

        Computer officeComputer = director.BuildBasicOfficeComputer();
        Console.WriteLine(officeComputer);
    }
}

 

위 코드에서 Director는 컴퓨터의 구성을 제어하는 역할을 하며, GamingComputerBuilder는 IComputerBuilder 인터페이스를 구현하여 Computer 객체를 생성합니다. 클라이언트는 Director를 통해 BuildHighEndGamingComputer와 BuildBasicOfficeComputer 메서드를 호출해 각각 고급형 게임용 컴퓨터와 기본형 사무용 컴퓨터를 생성할 수 있습니다.

이 방식으로 필요에 따라 다양한 구성의 Computer 객체를 유연하게 생성할 수 있습니다.

 

빌더 패턴의 장단점

장점

1. 복잡한 객체 생성의 단순화: 빌더 패턴을 통해 복잡한 객체의 생성 과정을 분리하고 관리할 수 있습니다.
2. 유연한 객체 구성: 각 단계의 설정을 독립적으로 진행할 수 있으므로, 필요에 따라 다른 구성을 가진 객체를 생성할 수 있습니다.
3. 일관성 유지: 객체 생성 과정을 캡슐화하여 특정 단계가 누락되지 않고 일관성 있게 생성되도록 할 수 있습니다.
4. 가독성 향상: 메서드 체이닝을 활용하여 코드를 더 직관적이고 가독성 있게 작성할 수 있습니다.

단점

1. 클래스가 많아질 수 있음: 빌더 클래스와 감독자 클래스가 추가되기 때문에 코드가 다소 길어질 수 있습니다.
2. 유연성이 떨어질 수 있음: 특정 객체에만 특화된 빌더를 생성해야 하는 경우, 빌더 클래스와 제품 클래스의 수가 늘어나 복잡해질 수 있습니다.

 

언제 빌더 패턴을 사용해야 할까?

빌더 패턴은 생성할 객체의 구성 요소가 많거나 생성 과정이 복잡한 경우에 적합합니다. 다음과 같은 상황에서 빌더 패턴을 적용할 수 있습니다.

1. 객체가 많은 속성을 가질 때: 생성자나 메서드에서 모든 속성을 한꺼번에 초기화하기 어려운 경우, 빌더 패턴을 통해 속성을 단계적으로 설정할 수 있습니다.
2. 다양한 구성을 가진 객체를 생성해야 할 때: 동일한 클래스에서 다양한 구성으로 객체를 생성해야 할 경우 빌더 패턴이 유용합니다. 예를 들어, 컴퓨터, 자동차, 주택 등의 복합적인 객체를 생성할 때 사용됩니다.
3. 복잡한 객체 생성 과정에서 중간 단계가 필요할 때: 객체 생성 시 일관성을 유지해야 하거나, 생성 과정에서 유효성 검사가 필요한 경우 빌더 패턴을 통해 유효성을 유지하면서 객체를 생성할 수 있습니다.

 

빌더 패턴과 추상 팩토리 패턴의 차이점

빌더 패턴과 추상 팩토리 패턴 모두 복잡한 객체 생성을 위한 패턴이지만, 다음과 같은 차이점이 있습니다.

• 추상 팩토리 패턴: 주로 상호 관련된 객체 집합을 생성하는 데 중점을 둡니다. 여러 객체의 구성을 통제하여 일관성 있는 제품군을 제공하는 것이 목적입니다.
• 빌더 패턴: 하나의 복잡한 객체를 단계별로 생성하는 데 중점을 둡니다. 필요한 속성만 선택적으로 구성하여 유연한 객체 구성을 가능하게 합니다.

따라서, 다양한 구성 요소로 이루어진 단일 객체를 생성해야 할 때는 빌더 패턴이 더 적합하며, 관련된 여러 객체 집합을 일관성 있게 생성해야 할 때는 추상 팩토리 패턴을 사용하는 것이 적절합니다.

 

마무리하며

빌더 패턴은 복잡한 객체를 유연하고 단계적으로 생성할 수 있는 매우 강력한 도구입니다. 각 구성 요소를 독립적으로 설정하고 필요에 따라 다른 구성을 적용할 수 있어 복잡한 객체 생성을 더 직관적이고 유지보수하기 쉽게 만들어 줍니다.

소프트웨어 설계에서 다양한 옵션을 가진 객체를 생성하거나 객체의 구성 요소가 많은 경우, 빌더 패턴을 활용해 보시기 바랍니다.