[Design Pattern] Builder Pattern - 빌더 패턴

Builder Pattern

Builder 패턴은 객체 생성 패턴 중 하나로, 복잡한 객체를 단계적으로 구성할 수 있도록 하는 패턴입니다.

• Object의 생성과정이 복잡할 때 이를 간단하게 만들어줍니다.
• 생성과정이 복잡할 수 있는 여러 경우는 매우 다양합니다.
• 예를 들어 하나의 Object를 생성시, 여러개의 argument가 필요할 때 Builder Pattern이 쉽게 만들어 줄 수 있습니다.

핵심 개념

1. Builder 인터페이스: 객체를 구성하는 각 단계를 정의합니다.
2. Concrete Builder 클래스: Builder 인터페이스를 구현하여, 각 단계를 구체적으로 정의합니다.
3. Director: Builder 인터페이스를 사용하여 객체 생성의 순서를 정의합니다. 생성 과정의 제어를 담당합니다.
4. Product: 최종적으로 생성될 복잡한 객체를 나타냅니다.

 

장점

• 복잡한 객체 생성의 분리: 객체 생성 코드를 제품의 표현 코드와 분리할 수 있습니다.
• 유연한 객체 생성: 다양한 구성 옵션을 통해 객체를 생성할 수 있습니다.
• 객체 생성의 단계적 접근: 객체를 단계별로 생성할 수 있어, 생성 과정의 유연성이 높아집니다.

 

단점

• 복잡성 증가: 패턴을 구현하는 데 필요한 클래스가 많아져 코드가 복잡해질 수 있습니다.
• 일관된 인터페이스 요구: 모든 Builder가 동일한 인터페이스를 구현해야 하므로, 새로운 Builder를 추가하는 작업이 번거로울 수 있습니다.

 

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Example.1 (고양이 생성)

한번 고양이의 생성 과정이 매우 복잡하다고 가정해 보겠습니다.

class Cat:
    def _init_ (self,height,weight,color):
        self.height = height
        self.weight = weight
        self.color = color

    def print(self):
        return print(f"Height: {self.height}, Weight: {self.weight}, Color: {self.color}")

# API
class catBuilder:
    def _init_(self):
        self.height = None
        self.weight = None
        self.color = None

    def set_height(self, height):
        self.height = height
        return self

    def set_weight(self, weight):
        self.weight = weight
        return self

    def set_color(self, color):
        self.color = color
        return self

    def build(self):
        cat = Cat(self.height, self.weight, self.color)
        return cat

# Concrete
class WhiteCatBuilder(catBuilder):
    def _init_(self):
        self.color = "white"

class BlackCatBuilder(catBuilder):
    def _init_(self):
        self.color = "black"

cat_builder = Cat()
cat_builder.set_height(30)
cat_builder.set_weight(7)
cat_builder.set_color("Black")
cat = cat_builder.build()
cat.print()

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Example.2 (Pizza Case 1: Product)

피자를 판매하고자 할 때, 다양한 종류의 피자들을 한번에 생성하고자 합니다.

• 4개의 설정이 필요한 변수들

class Pizza:
    def _init_(self):
        self.size = None
        self.cheese = False
        self.pepperoni = False
        self.bacon = False
    
    def pizza_state(self):
        print("size: {}, cheese: {}, pepperoni: {}, bacon: {}".format(self.size, self.cheese, self.pepperoni, self.bacon))

• API & Concrete Builder

# API
class PizzaBuilder:
    def set_size(self, size):
        pass
    
    def add_cheese(self):
        pass
    
    def add_pepperoni(self):
        pass
    
    def add_bacon(self):
        pass
     
    def build(self):
        pass

# Concrete
class Margheritabuilder(PizzaBuilder):
    def _init_(self):
        self.pizza = Pizza()
    
    def set_size(self, size):
        self.pizza.size = size
    
    def add_cheese(self):
        self.pizza.cheese = True
    
    def add_pepperoni(self):
        pass
    
    def add_bacon(self):
        pass
    
    def build(self):
        return self.pizza

# Concrete
class MeatLoversBuilder(PizzaBuilder):
    def _init_(self):
        self.pizza = Pizza()
    
    def set_size(self, size):
        self.pizza.size = size
    
    def add_cheese(self):
        self.pizza.cheese = True
    
    def add_pepperoni(self):
        self.pizza.pepperoni = True
    
    def add_bacon(self):
        self.pizza.bacon = True
    
    def build(self):
        return self.pizza

# Director
class PizzaDirector:
    def _init_(self, builder):
        self.builder = builder
    
    def construct(self, size="Medium"):
        self.builder.set_size(size)
        self.builder.add_cheese()
        self.builder.add_pepperoni()
        self.builder.add_bacon()
        return self.builder.build()

margherita_builder = Margheritabuilder()
director = PizzaDirector(margherita_builder)
margherita_pizza = director.construct(size="Large")
print("Margherita Pizza", margherita_pizza)

meat_lovers_builder = MeatLoversBuilder()
director = PizzaDirector(meat_lovers_builder)
meat_lovers_pizza = director.construct(size="Large")
print("Meat Lovers Pizza", meat_lovers_pizza)

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Example.3 (Pizza Case 2: Product)

피자를 판매하고자 할 때, 다양한 종류의 피자들을 미리 설정된 argument를 기반으로 생성하고자 합니다.

• 5개의 설정이 필요한 변수들

class Pizza:
    def _init_(self):
        self.size = None
        self.cheese = False
        self.pepperoni = False
        self.bacon = False
        self.vegetables = []
    
    def pizza_state(self):
        print("size: {}, cheese: {}, pepperoni: {}, bacon: {}, vegetables: {}".format(self.size, self.cheese, self.pepperoni, self.bacon, self.vegetables))

# 별도의 Builder API를 두지 않음
class PizzaBuilder:
    def set_size(self, size):
        self.pizza.size = size
        return self
    
    def add_cheese(self):
        self.pizza.cheese = True
        return self
    
    def add_pepperoni(self):
        self.pizza.pepperoni = True
        return self
    
    def add_bacon(self):
        self.pizza.bacon = True
        return self
     
    def add_vegetables(self, vegetables):
        self.pizza.vegetables = vegetables
        return self

    def build(self):
        finished_pizza = self.pizza
        self.reset()
        return finished_pizza

# 종류별 피자에 대한 코드를 직접 입력해야함
class PizzaDirector:
    def _init_(self, builder):
        self.builder = builder
    
    def prepare_marinara(self):
        return self.builder.set_size("Large").add_cheese().build()
    
    def prepare_meat_lovers(self):
        return self.builder.set_size("Large").add_cheese().add_pepperoni().add_bacon().build()
    
    def prepare_vegetarian(self):
        self.builder.reset()
        return self.builder.set_size("Large").add_cheese().add_vegetables(["Bell papers", "Olives", "Onions"]).build()

# 사용 예시 - 종류별 피자에 대한 코드를 직접 입력해야함
builder = PizzaBuilder()
director = PizzaDirector(builder)

margherita = director.prepare_marinara()
margherita.pizza_state()

meat_lovers = director.prepare_meat_lovers()
meat_lovers.pizza_state()

vegetarian = director.prepare_vegetarian()
vegetarian.pizza_state()