[디자인 패턴] 빌더 패턴 (Builder Pattern)

빌더 패턴

• 동일한 프로세스를 거쳐 다양한 구성의 인스턴스를 만드는 방법
• 복잡한 객체의 생성 과정과 표현 방식을 분리하여 동일한 생성 절차에서 서로 다른 표현 결과를 만들 수 있게 지원
  • 특히 생성해야 하는 객체가 복잡하고, 생성 과정이 여러 단계로 나누어져 있을 때 유용
  • 복잡한 객체를 만드는 프로세스를 독립적으로 분리할 수 있음

 

https://www.geeksforgeeks.org/builder-design-pattern/

 

주요 구성 요소

 

1. Builder 인터페이스

• 객체 생성을 위한 추상 메서드 정의
• 인스턴스를 생성하는 방법들을 단계 별로 만들 수 있도록 메서드 제공 (위 UML에서 buildXXX 메서드들)
• 최종 Product를 받아올 수 있는 메서드 제공 (위 UML에서 getResult 메서드)

 

2. Concrete Builder

• Builder 인터페이스 구현체
• 특정한 타입의 복잡한 객체 생성을 위한 구체적인 구현을 담당
• 생성할 객체를 내부적으로 유지하면서 단계별로 객체를 생성
• 원한다면 다른 ConcreteBuilder를 만들어 다양한 방식으로 객체를 생성하는 빌더들을 구상할 수 있음

 

3. Director

• Director 안에 반복적으로 호출되는 빌더 호출 스택을 은닉
• Product는 Director를 통해 Builder 사용함에 따라 비교적 간단하게 인스턴스를 받아다 사용
• Builder 인터페이스를 사용하는 객체 생성의 절차를 관리하여 Director는 Builder에 객체 생성을 요청하며, Builder가 반환된 객체를 받음

 

4. Product

• 최종적으로 생성된 객체
• Builder와 Concrete Builder는 해당 Product를 생성

 

빌더 패턴 구현 예시

 

1. Product 정의

	@Setter
	@ToString
	public class Product {
	private String partA;
	private String partB;
	}

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2. Builder 인터페이스 및 Concrete Builder 정의

	public interface Builder {
	Builder buildPartA(String s);
	Builder buildPartB(String s);
	Product getProduct();
	}
	public class ConcreteBuilder implements Builder {
	private Product product;
	public ConcreteBuilder() {
	product = new Product();
	}
	@Override
	public Builder buildPartA(String s) {
	product.setPartA(s);
	return this;
	}
	@Override
	public Builder buildPartB(String s) {
	product.setPartB(s);
	return this;
	}
	@Override
	public Product getProduct() {
	return product;
	}
	}

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3. Director 정의

	public class Director {
	private Builder builder;
	public Director(Builder builder) {
	this.builder = builder;
	}
	public Product construct() {
	return builder.buildPartA("파트 A")
	.buildPartB("파트 B")
	.getProduct();
	}
	}

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4. Client 코드 예시

 

	public class Client {
	public static void main(String[] args) {
	Builder builder = new ConcreteBuilder();
	Director director = new Director(builder);
	Product product = director.construct();
	System.out.println(product);
	}
	}

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빌더 패턴 장단점

 

장점

• 만들기 복잡한 객체를 순차적으로 만드는 방법을 제공
  • 생성자의 경우 순서라는 개념이 딱히 없으며 한 번에 다 넘겨줘야 함

 

• Director를 통해 복잡한 객체를 만드는 과정을 은닉할 수 있음
• 동일한 프로세스를 통해 각기 다르게 구성된 객체를 만들 수 있음 (다양한 ConcreteBuilder)
• 불완전한 객체를 사용하지 못하도록 방지 가능
  • 예제 코드를 보면 getProduct()를 호출해야지만 객체가 만들어짐

 

단점

• 원하는 객체를 만드려면 Builder, ConcreteBuilder, 그리고 Director를 만들어야 하기 때문에 관리 포인트가 늘어남
  • 클래스가 많아짐에 따라 구조가 복잡해짐

 

실무에서 쓰이는 빌더 패턴

 

1. StringBuilder

• 문자열을 만드는 일련의 과정이 빌더 패턴과 유사
  • 순차적으로 문자열을 추가한 후 (append 메서드)
  • toString() 메서드를 호출해야지만 String 객체가 만들어짐

 

	public static void main(String[] args) {
	StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
	String result = stringBuilder // 일련의 과정이 비슷함
	.append("builder")
	.append(" pattern")
	.toString();
	System.out.println(result);
	}

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2. Spring Framework의 UriComponentBuilder

• URL의 구성 요소를 쉽게 조립하고 관리하기 위한 도구
• 일반적으로 URI 또는 URL을 구성할 때 다양한 부분(스킴, 호스트, 경로, 쿼리 매개변수 등)을 명확하고 체계적으로 설정할 수 있게 지원
  • 복잡한 URL을 생성하는 과정을 간편하게 해주며, 특히 쿼리 매개변수를 동적으로 추가하거나 변경할 때 유용
  • 프로토콜, 호스트(도메인), 포트, 경로, 쿼리 매개변수, 프래그먼트 등을 개별적으로 설정하고 조립할 수 있도록 체이닝 메서드 제공
  • 복잡한 URL을 문자열로 직접 조작하는 것보다, 명확하게 메서드 호출을 통해 URL을 구성하면 코드 가독성이 크게 향상
  • 쿼리 매개변수 등은 자동으로 URL 인코딩되어, 특수 문자가 포함된 데이터를 안전하게 처리할 수 있음
  • 템플릿 변수 바인딩을 지원하여 동적 URI를 생성할 수 있음

 

	public static void main(String[] args) {
	// 기본 URI 설정
	UriComponents uriComponents = UriComponentsBuilder.newInstance()
	.scheme("https")
	.host("www.example.com")
	.path("/search")
	.queryParam("q", "springframework")
	.queryParam("sort", "desc")
	.fragment("section1")
	.build();
	// URI 문자열 출력
	String uri = uriComponents.toUriString();
	System.out.println(uri); // 출력: https://www.example.com/search?q=spring+framework&sort=desc#section1
	// URI 템플릿 사용
	UriComponents uriTemplate = UriComponentsBuilder.newInstance()
	.scheme("https")
	.host("www.example.com")
	.path("/users/{userId}/posts")
	.queryParam("page", "1")
	.buildAndExpand("123");
	// URI 템플릿 문자열 출력
	String uriWithTemplate = uriTemplate.toUriString();
	System.out.println(uriWithTemplate);
	}

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3. Lombok에서 제공하는 @Builder, @SuperBuilder

	@Builder
	@ToString
	public class User {
	private String name;
	private int age;
	private String email;
	}
	public static void main(String[] args) {
	User user = User.builder()
	.name("jaimemin")
	.age(29)
	.email("example@example.com")
	.build();
	System.out.println(user);
	}

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참고

코딩으로 학습하는 GoF의 디자인 패턴 - 백기선 강사님