[GoF 디자인 패턴] - 빌더 패턴

Swift 코드가 메인이지만, 문법의 차이로 인해 설명에 더 적합할 수 있는 Java 코드도 포함되어 있습니다.

 

 

등장 배경

만약 프로퍼티가 많고 생성할 때 꼭 필요하지 않은 프로퍼티, 즉 선택적 프로퍼티가 존재한다고 할 때 객체를 어떻게 생성해야 할까? 초기에는 생성자를 오버로딩하여 다양한 매개 변수에 대응할 수 있는 점층적 생성자 패턴이라는 방식으로 해결하였다.

 

점층적 생성자 패턴

 

코드 예시

class Hamburger {
    // 필수 프로퍼티
    private int bun;
    private int patty;

    // 선택적 프로퍼티
    private int cheese = 0;
    private int lettuce = 0;
    private int tomato = 0;
    private int bacon = 0;

    public Hamburger(int bun, int patty, int cheese, int lettuce, int tomato, int bacon) {
        this.bun = bun;
        this.patty = patty;
        this.cheese = cheese;
        this.lettuce = lettuce;
        this.tomato = tomato;
        this.bacon = bacon;
    }

    public Hamburger(int bun, int patty, int cheese, int lettuce, int tomato) {
        this.bun = bun;
        this.patty = patty;
        this.cheese = cheese;
        this.lettuce = lettuce;
        this.tomato = tomato;
    }
    

    public Hamburger(int bun, int patty, int cheese, int lettuce) {
        this.bun = bun;
        this.patty = patty;
        this.cheese = cheese;
        this.lettuce = lettuce;
    }

    public Hamburger(int bun, int patty, int cheese) {
        this.bun = bun;
        this.patty = patty;
        this.cheese = cheese;
    }

    ...
}

public static void main(String[] args) {
    // 모든 재료가 있는 햄버거
    Hamburger hamburger1 = new Hamburger(2, 1, 2, 4, 6, 8);

    // 빵과 패티 치즈만 있는 햄버거
    Hamburger hamburger2 = new Hamburger(2, 1, 1);

    // 빵과 패티 베이컨만 있는 햄버거
    Hamburger hamburger3 = new Hamburger(2, 0, 0, 0, 0, 6); // 0은 굳이 넣어도 되지 않는 데이터
}

 

점층적 생성자 패턴은 생성자에 필요한 매개변수가 많을 경우 몇 번째 인자가 어떤 프로퍼티에 해당하는지 알기 어렵고, 인자 순서에 따라야 하기 때문에 선택적 프로퍼티에 해당하는 매개변수에 안 넣어도 될 데이터를 억지로 넣어야 하는 상황이 연출된다.

 

 

자바빈즈 패턴

 

코드 예시

class Hamburger {
    // 필수 프로퍼티
    private int bun;
    private int patty;

    // 선택적 프로퍼티
    private int cheese = 0;
    private int lettuce = 0;
    private int tomato = 0;
    private int bacon = 0;
    
    public Hamburger() {}

    public void setBun(int bun) {
        this.bun = bun;
    }

    public void setPatty(int patty) {
        this.patty = patty;
    }

    public void setCheese(int cheese) {
        this.cheese = cheese;
    }

    public void setLettuce(int lettuce) {
        this.lettuce = lettuce;
    }

    public void setTomato(int tomato) {
        this.tomato = tomato;
    }

    public void setBacon(int bacon) {
        this.bacon = bacon;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    // 모든 재료가 있는 햄버거
    Hamburger hamburger1 = new Hamburger();
    hamburger1.setBun(2);
    hamburger1.setPatty(1);
    hamburger1.setCheese(2);
    hamburger1.setLettuce(4);
    hamburger1.setTomato(6);
    hamburger1.setBacon(8);

    // 빵과 패티 치즈만 있는 햄버거
    Hamburger hamburger2 = new Hamburger();
    hamburger2.setBun(2);
    hamburger2.setPatty(1);
    hamburger2.setCheese(2);

    // 빵과 패티 베이컨만 있는 햄버거
    Hamburger hamburger3 = new Hamburger();
    hamburger3.setBun(2);
    hamburger2.setPatty(1);
    hamburger3.setBacon(8);
}

 

점층적 생성자 패턴의 문제점을 해결하기 위해 Setter를 사용한 자바빈즈(Java Beans) 패턴이 등장하였다. 이러한 패턴이 등장하면서 가독성 문제가 해결되고, setter를 통해서 원하는 선택적 프로퍼티에만 값을 넣어줄 수 있게 되었다.

하지만, 필수 프로퍼티의 값 설정에 대한 부분이 보장되지 않고, setter 메서드가 외부적으로 공개되어 있어 객체의 불변성을 보장하지 못한다. 또한, 객체가 필요한 모든 데이터를 받기 전에 객체를 사용하게 되는 것을 막을 수 없다.

 

 

빌더 패턴

빌더 패턴은 점층적 생성자 패턴과 자바빈즈 패턴의 문제점을 해결하기 위해 별도의 Builer 객체를 생성하고 메서드 체이닝을 활용하여 원하는 선택적 프로퍼티의 값을 할당 후 마지막에 build 메서드를 통해 객체를 생성하는 패턴이다.

 

 

코드 예시

class HamburgerBuilder {
    // 필수 프로퍼티
    private var bun: Int
    private var patty: Int

    // 선택적 프로퍼티
    private var cheese: Int = 0
    private var lettuce: Int = 0
    private var tomato: Int = 0
    private var bacon: Int = 0

  init(_ bun: Int, _ patty: Int) {
    self.bun = bun
    self.patty = patty
  }

  func cheese(_ cheese: Int) -> HamburgerBuilder {
    self.cheese = cheese
    return self
  }
  
  func lettuce(_ lettuce: Int) -> HamburgerBuilder {
    self.lettuce = lettuce
    return self
  }
  
  func tomato(_ tomato: Int) -> HamburgerBuilder {
    self.tomato = tomato
    return self
  }
  
  func bacon(_ bacon: Int) -> HamburgerBuilder {
    self.bacon = bacon
    return self
  }

  func build() -> Hamburger {
    return Hamburger(bun, patty, cheese, lettuce, tomato, bacon)
  }
}

let hamburger = HamburgerBuilder(2, 1).cheese(2).bacon(1).build()

 

 

장점

 

초기화 메서드의 매개변수가 많을 경우에도 가독성을 해치지 않고, 필수 프로퍼티와 선택적 프로퍼티를 분리할 수 있다.

또한, 프로퍼티 값 설정을 위한 메서드가 공개되어 있어도 어디까지나 Builder 객체의 프로퍼티를 조작하는 것이지 실제 객체의 프로퍼티를 조작하는 것이 아니므로 실제 객체의 불변성을 보장할 수 있다. 

마지막으로, Builer의 build 메서드가 실행되기 전까지는 실제 객체가 생성되는 것이 아니기 때문에 원하는 값을 다 설정해 주기 전까지 객체 생성을 지연시킬 수 있다.

 

단점

 

실제 객체를 위한 Builder 객체를 하나씩 만들어야 하므로 관리해야 할 클래스가 많아지고 복잡성이 증가할 수 있다.

또한, Builder 객체의 코드가 장황하기 때문에 클래스의 프로퍼티 개수가 4개보다 적거나 개수에 대한 변경 가능성이 없는 경우에는 생성자나 정적 팩토리 메서드를 이용하는 것이 더 좋다.

 

 

📌 Swift에서의 빌더 패턴

 

Swift에서는 매개변수 레이블이나 디폴트 매개변수의 존재로 인해 빌더 패턴의 필요성이 다른 언어들에 비해 떨어지는 편이다.