의도
복잡한 객체를 생성하는 방법과 표현하는 방법을 정의하는 클래스를 별도로 분리하여, 서로 다른 표현이라도 이를 생성할 수 있는 동일한 절차를 제공할 수 있도록 함.
언제 쓰는가?
복합 객체의 생성 알고리즘이 이를 합성하는 요소 객체들이 무엇인지 이들의 조립 방법에 독립적일 때
합성할 객체들의 표현이 서로 다르더라도 생성 절차에서 이를 지원해야 할 때
구조
GoF의 디자인 패턴 중 P.146
Builder : Product 객체의 일부 요소들을 생성하기 위한 추상 인터페이스를 정의.
ConctreteBuilder : Buider 클래스에 정의된 인터페이스를 구현하며, 제품의 부품들을 모아 빌더를 복합함. 생성한 요소의 표현을 정의하고 관리. 또한 제품을 검색하는 데 필요한 인터페이스 제공.
Director : Builder 인터페이스를 사용하는 객체를 합성.
Product : 생성할 복합 객체를 표현. ConcreteBuilder는 Product의 내부 표현을 구축하고 복합 객체가 어떻게 구성되는지에 관한 절차를 정의함.
Flow
GoF의 디자인 패턴 중 P.147
사용자는 Director 객체를 생성, 이렇게 생성한 객체를 자신이 원하는 Builder 객체로 합성해 나감.
제품의 일부가 구축(built)될 때마다 Director는 Builder에 통보.
Builder는 Director의 요청을 처리하여 제품에 부품을 추가.
사용자는 Builder에서 제품을 검색.
결과
제품에 대한 내부 표현을 다양하게 변화할 수 있음 : Builder 객체는 디렉터에게 제품을 복합하기 위해 필요한 추상 인터페이스를 제공함. 빌더를 사용함으로서 제품이 어떤 요소에서 복합되는지, 각 요소들의 표현 방법이 무엇인지 가릴 수 있음. 또한 새 제품에 대해선 Builder 클래스를 새로운 서브클래스로 정의하면 됨.생성과 표현에 필요한 코드를 분리 : 복합 객체를 생성하고 복합 객체의 내부 표현 방법을 별도의 모듈로 정의할 수 있음. 사용자는 제품의 내부 구조는 전혀 몰라도 빌더와의 상호작용을 통해 복합 객체를 생성할 수 있음. 복합 객체를 생성하는 절차를 좀더 세밀하게 나눌 수 있음 : Builder는 Director의 통제 아래 하나씩 내부 구성요소들을 만들어 나감. 제품을 돌려받을 때 까지 이 과정이 반복됨. Builder 클래스의 인터페이스를 통해 제품을 생성하는 과정 자체가 반영되어 있음.
구현
조합과 구축에 필요한 인터페이스를 정의 제품에 대한 추상 클래스는 필요 없는가? : 제품마다 표현 방법이 다름. 너무 다른 객체에 대해 공통의 인터페이스를 가질 수는 없음Builder에 있는 메서드에 대해서는 구현을 제공하지 않는 게 일반적 : 서브 클래스에서 필요한 메서드만 재정의(순수 가상 함수로 정의 x)
예제 코드 ( 1 )
다양한 시계를 만들 수 있음을 예제로 구성하여 시계를 만드는 ClockBuilder(Builder)를 통해 새 시계를 만드는 과정을 세분화할 수 있었고, ClockMaker(Director)를 통해 특정 시계를 만들 수 있음을 나타냈음
ClockMaker는 ClockBuilder가 제공하는 메서드 중 일부를 사용하지 않음으로서 다른 시계를 표현할 수 있었음
빌더와 추상 팩토리의 큰 차이는 Build 메서드가 내부에서 하는 일이 Director에게 감춰져 있음이라고 함
#include "Builder1.h"
int main()
{
ClockMaker clock_maker;
clock_maker.CreateStandardClock();
clock_maker.CreateNoHandClock();
clock_maker.ShowClocksInfo();
return 0;
}ShowClocksInfo 메서드의 결과
일단 main의 관점에선 ClockMaker(Director)가 표준 시계와 시침 등이 없는 시계를 만들고 정보를 보여줌
실제 빌더 패턴의 적용은 CreateStandardClock과 CreateNoHandClock 메서드 내에서 ClockBuilder를 어떻게 활용하고 있는지를 봐야할 것
//Builder1.h
#pragma once
#include <vector>
#include "Builder1_Components.h"
class ClockBuilder
{
public:
virtual void BuildClock(float radius, std::string name) { }
virtual void BuildNumbers(int start, int end) { }
virtual void BuildHands() { }
};
class StandardClockBuilder : public ClockBuilder
{
public:
virtual void BuildClock(float radius, std::string name) override;
virtual void BuildNumbers(int start, int end) override;
virtual void BuildHands() override;
Clock* GetClock();
private:
Clock* clock = nullptr;
};
//목수
class ClockMaker
{
public:
Clock* CreateStandardClock();
Clock* CreateNoHandClock();
void ShowClocksInfo();
private:
std::vector<Clock*> clocks;
};//Builder1.cpp
#include "Builder1.h"
void StandardClockBuilder::BuildClock(float radius, std::string name)
{
clock = new Clock;
clock->SetBodyRadius(radius);
clock->SetName(name);
}
void StandardClockBuilder::BuildNumbers(int start, int end)
{
if (clock)
{
clock->AddNumbers(start, end);
}
}
void StandardClockBuilder::BuildHands()
{
if (clock)
{
ClockHand* hour_hand = new ClockHand;
hour_hand->handtype = HandType::hour;
clock->SetHourHand(hour_hand);
ClockHand* minute_hand = new ClockHand;
minute_hand->handtype = HandType::minute;
clock->SetMinuteHand(minute_hand);
ClockHand* second_hand = new ClockHand;
second_hand->handtype = HandType::second;
clock->SetSecondHand(second_hand);
}
}
Clock* StandardClockBuilder::GetClock()
{
return clock;
}
Clock* ClockMaker::CreateStandardClock()
{
StandardClockBuilder clock_builder;
clock_builder.BuildClock(10.f, "standard_clock");
clock_builder.BuildNumbers(1, 12);
clock_builder.BuildHands();
clocks.push_back(clock_builder.GetClock());
return clocks.back();
}
Clock* ClockMaker::CreateNoHandClock()
{
StandardClockBuilder clock_builder;
clock_builder.BuildClock(20.f, "no_hand_clock");
clock_builder.BuildNumbers(1, 4);
clocks.push_back(clock_builder.GetClock());
return clocks.back();
}
void ClockMaker::ShowClocksInfo()
{
for (auto& clock : clocks)
{
clock->ShowClockInfo();
}
}
StandardClockBuilder는 반지름과 시계의 이름을 정하며 Clock을 만들어내고, 이후 추가적인 Build 메서드들을 통해 Clock에 부가 정보를 새겨넣을 수 있음
이 때 ClockMaker의 두 Create 메서드를 보게 되면 Clock을 만들어주는 인자가 다르고 호출하는 메서드의 개수도 다름
최종적으로 다 만들어진 Clock에 대해 GetClock 메서드를 통해 얻어오는 순간이 ClockBuilder를 이용하여 새로운 Clock을 만들어 낸 것이라 할 수 있음
예제의 길이를 위해 메서드를 더 부르거나 덜 부르는 식으로 다른 시계를 만들어 냄을 나타냈으나 실제 GoF의 디자인 패턴에서 설명하길 다른 시계를 만들기 위해선 Builder의 서브 클래스를 새로 만드는 것이 더 나음. (StandardClockBuilder 외에 새로운 ClockBuilder를 설계하라는 뜻)
//Builder1_Components.h
#pragma once
#include <vector>
#include <iostream>
enum class HandType
{
second,
minute,
hour
};
class ClockHand
{
public:
HandType handtype;
};
class Clock
{
public:
void ShowClockInfo()
{
using namespace std;
cout << "clock_name : " << name << endl;
cout << "body_radius : " << body_radius << endl;
cout << "numbers : ";
for (int num : numbers)
{
cout << num << " ";
}
cout << "\n";
if (hour_hand)
{
cout << "hour_hand : " << (int)hour_hand->handtype << endl;
}
if (minute_hand)
{
cout << "minute_hand : " << (int)minute_hand->handtype << endl;
}
if (second_hand)
{
cout << "second_hand : " << (int)second_hand->handtype << endl;
}
cout << endl;
}
public:
void SetName(std::string name)
{
this->name = name;
}
void AddNumbers(int start, int end)
{
for (int i = start; i <= end; i++)
{
numbers.push_back(i);
}
}
void SetHourHand(ClockHand* hour_hand)
{
this->hour_hand = hour_hand;
}
void SetMinuteHand(ClockHand* minute_hand)
{
this->minute_hand = minute_hand;
}
void SetSecondHand(ClockHand* second_hand)
{
this->second_hand = second_hand;
}
void SetBodyRadius(float body_radius)
{
this->body_radius = body_radius;
}
private:
std::string name;
std::vector<int> numbers;
ClockHand* hour_hand;
ClockHand* minute_hand;
ClockHand* second_hand;
float body_radius;
};
패턴과는 관련 없는 이해를 돕기 위한 부가적인 코드.
시계의 숫자를 이루는 numbers, 시침, 분침, 초침에 해당하는 hand들, 시계의 반지름에 해당하는 body_radius 정도로 이루어져 있음
예제 코드 ( 2 )
위와 완벽히 같은 결과를 보이나 Builder를 사용함에 있어 더 편리하게 사용할 수 있는 방법으로 재구성
Builder는 this를 반환함으로서 연쇄적으로 build 가능
#include "Builder2.h"
int main()
{
ClockMaker_V2 clock_maker_v2;
clock_maker_v2.CreateStandardClock();
clock_maker_v2.CreateNoHandClock();
clock_maker_v2.ShowClocksInfo();
return 0;
}//Builder2.h
#pragma once
#include <vector>
#include "Builder2_Components.h"
class ClockBuilder_V2
{
public:
virtual ClockBuilder_V2& BuildClock(float radius, std::string name) { return *this; }
virtual ClockBuilder_V2& BuildNumbers(int start, int end) { return *this; }
virtual ClockBuilder_V2& BuildHands() { return *this; }
};
class StandardClockBuilder_V2 : public ClockBuilder_V2
{
public:
virtual ClockBuilder_V2& BuildClock(float radius, std::string name) override;
virtual ClockBuilder_V2& BuildNumbers(int start, int end) override;
virtual ClockBuilder_V2& BuildHands() override;
Clock_V2* MakeNewClock();
private:
float radius = 10.f;
std::string name = "None";
int start = 1, end = 12;
ClockHand_V2* hour_hand = nullptr;
ClockHand_V2* minute_hand = nullptr;
ClockHand_V2* second_hand = nullptr;
};
//목수
class ClockMaker_V2
{
public:
Clock_V2* CreateStandardClock();
Clock_V2* CreateNoHandClock();
void ShowClocksInfo();
private:
std::vector<Clock_V2*> clocks;
};//Builder2.cpp
#include "Builder2.h"
ClockBuilder_V2& StandardClockBuilder_V2::BuildClock(float radius, std::string name)
{
this->radius = radius;
this->name = name;
return *this;
}
ClockBuilder_V2& StandardClockBuilder_V2::BuildNumbers(int start, int end)
{
this->start = start;
this->end = end;
return *this;
}
ClockBuilder_V2& StandardClockBuilder_V2::BuildHands()
{
ClockHand_V2* hour_hand = new ClockHand_V2;
hour_hand->handtype = HandType::hour;
this->hour_hand = hour_hand;
ClockHand_V2* minute_hand = new ClockHand_V2;
minute_hand->handtype = HandType::minute;
this->minute_hand = minute_hand;
ClockHand_V2* second_hand = new ClockHand_V2;
second_hand->handtype = HandType::second;
this->second_hand = second_hand;
return *this;
}
Clock_V2* StandardClockBuilder_V2::MakeNewClock()
{
Clock_V2* clock = new Clock_V2;
clock->SetName(name);
clock->SetBodyRadius(radius);
clock->AddNumbers(start, end);
clock->SetHourHand(hour_hand);
clock->SetMinuteHand(minute_hand);
clock->SetSecondHand(second_hand);
return clock;
}
Clock_V2* ClockMaker_V2::CreateStandardClock()
{
StandardClockBuilder_V2 clock_builder;
clock_builder
.BuildClock(10.f, "standard_clock")
.BuildNumbers(1, 12)
.BuildHands();
clocks.push_back(clock_builder.MakeNewClock());
return clocks.back();
}
Clock_V2* ClockMaker_V2::CreateNoHandClock()
{
StandardClockBuilder_V2 clock_builder;
clock_builder
.BuildClock(20.f, "no_hand_clock")
.BuildNumbers(1, 4);
clocks.push_back(clock_builder.MakeNewClock());
return clocks.back();
}
void ClockMaker_V2::ShowClocksInfo()
{
for (auto& clock : clocks)
{
clock->ShowClockInfo();
}
}
this를 반환함으로서 builder는 연쇄적으로 build 메서드들을 호출할 수 있음
이러한 구성으로 바꾸기 위해 Builder 클래스는 세팅하기 위한 값들을 캐싱해두었다가 실제 Product가 만들어지는 순간에 캐싱해두었던 값들을 세팅해줌
