상태 패턴

상태 패턴

책에서 말하는 상태 패턴은…

내부 상태가 바뀜에 따라 객체의 행동이 바뀔 수 있도록 해줍니다. 마치 객체의 클래스가 바뀌는 것 같은 결과를 얻을 수 있습니다.

제가 생각하는 상태 패턴은…

상태를 객체화하여 상태가 행동을 할 수 있도록 해주는 패턴입니다.

상태 패턴은 언제 사용할까

상태 패턴은 하나의 객체가 상태에 따라 다르게 행동해야 할때 상태에게 행동을 부여하여 확장성을 높이고 캡슐화할 때 사용합니다.

예를 들어 배달의 민족에서 배달의 대한 상태값이 있다고 가정해보겠습니다.

public class Delivery {
  static final int DEFAULT = 0;
  static final int SHOP_CHECK_BEFORE = 1;
  static final int SHOP_MAKE_FOOD = 2;
  static final int SHOP_DONE_FOOD = 3;
  static final int DELIVERY_START = 4;
  static final int DELIVERY_END = 5;

  private int state = DEFAULT;

  public void start() {
    if (state != DEFAULT) {
      System.out.println("상태값이 맞지 않습니다.");
      return;
    }
    state = SHOP_CHECK_BEFORE;
    System.out.println("상점에서 확인하고 있습니다.");
  }

  public void makeFood() {
    if (state != SHOP_CHECK_BEFORE) {
      System.out.println("상태값이 맞지 않습니다.");
      return;
    }
    state = SHOP_MAKE_FOOD;
    System.out.println("요리를 만들고 있습니다.");
  }

  public void doneFood() {
    if (state != SHOP_MAKE_FOOD) {
      System.out.println("상태값이 맞지 않습니다.");
      return;
    }
    state = SHOP_DONE_FOOD;
    System.out.println("요리가 완료되었습니다.");
  }
  
  public void DeliveryStart() {
    if (state != SHOP_DONE_FOOD) {
      System.out.println("상태값이 맞지 않습니다.");
      return;
    }
    state = DELIVERY_START;
    System.out.println("배달이 시작되었습니다.");
  }
  
  public void DeliveryEnd() {
    if (state != DELIVERY_START) {
      System.out.println("상태값이 맞지 않습니다.");
      return;
    }
    state = DELIVERY_END;
    System.out.println("배달이 완료되었습니다.");
  }
}

위처럼 배달이 들어오고 나서 많은 상황에 따라 상태값이 변경이 되는 상황입니다.

하지만 여기서 주문을 하고 나서 시간을 예측할 수 있게 상점에서 시간을 입력해주는 기능을 넣어달라고 요청이 왔습니다.

private int time = -1;

public void makeFood(int time) {
  if (state != SHOP_CHECK_BEFORE) {
    System.out.println("상태값이 맞지 않습니다.");
    return;
  }
  state = SHOP_MAKE_FOOD;
  this.time = time;
  System.out.println("요리를 만들고 있습니다.");
}

이런식으로 구현코드가 수정이 되어야 하고, 더 큰 기능이 들어온다면 오류를 초래할 수 있습니다.

이때 상태 패턴을 이용하면 구현코드를 수정하지 않고, 상태 클래스만 수정하여 구현코드를 수정하지 않는 이점을 가질 수 있습니다.

변경 후

public abstract class State {
  public abstract void next(Delivery delivery);
}

public class Delivery {
  private State state = new DeliveryDefault();
  private int time = -1;

  public void setState(State state) {
    this.state = state;
  }

  public void setTime(int time) {
    this.time = time;
  }

  public void nextStep() {
    state.next(this);
  }
}

먼저 State 상속 클래스를 만들어 인터페이스화 하였고, 기존 클래스에서는 nextStep 함수로만 다음 단계를 진행하도록 하여 간단하게 수정하였습니다.

public class ShopCheckBefore extends State {
  public ShopCheckBefore() {
    System.out.println("상점에서 확인하고 있습니다.");
  }

  @Override
  public void next(Delivery delivery) {
    delivery.setState(new ShopMakeFood(delivery));
  }
}

public class ShopMakeFood extends State {
  public ShopMakeFood(Delivery delivery) {
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    System.out.println("요리 만드는 시간을 입력해주세요.");
    int time = sc.nextInt();
    delivery.setTime(time);

    System.out.println("요리를 만들고 있습니다.");
  }

  @Override
  public void next(Delivery delivery) {
    delivery.setState(new ShopDoneFood());
  }
}

public class ShopDoneFood extends State {
  public ShopDoneFood() {
    System.out.println("요리가 완료되었습니다.");
  }

  @Override
  public void next(Delivery delivery) {
    delivery.setState(new DeliveryStart());
  }
}

다음은 상점에 관련된 객체들인데 모두 생성자를 통해서 무언가를 해결하고, next 함수에서 setState 함수를 통해 다음의 단계를 넣어주도록 되어 있습니다.

이렇게 개발하게 되면 클라이언트에서는 다음 단계를 전혀 알수 없는데 이부분이 전략 패턴과 다른점입니다.

public class DeliveryStart extends State {
  public DeliveryStart() {
    System.out.println("배달이 시작되었습니다.");
  }

  @Override
  public void next(Delivery delivery) {
    delivery.setState(new DeliveryEnd());
  }
}

public class DeliveryEnd extends State {
  public DeliveryEnd() {
    System.out.println("배달이 완료되었습니다.");
  }

  @Override
  public void next(Delivery delivery) {
    System.out.println("더이상 다음 단계를 진행할 수 없습니다.");
  }
}

배송에 관련된 상태 클래스들이며, 배송이 끝났으면 다음단계를 더이상 진행할 수 없도록 개발하였습니다.

class Main {
  public static void main(String[] args) {
    Delivery delivery = new Delivery();
    delivery.nextStep();
    delivery.nextStep();
    delivery.nextStep();
    delivery.nextStep();
    delivery.nextStep();
    delivery.nextStep();
  }
}

이처럼 상태 패턴을 이용하면 기능이 확장되거나 변경이 될때 구현코드 (Delivery) 를 수정하는게 아닌 상태코드를 수정함으로써 OCP 를 지킬 수 있게 되었습니다.

참조

헤드퍼스트 디자인패턴 책