State Pattern

필요성

우리가 Gumball machine을 개발한다고 가정해보자.
Gumball machine은 다음과 같은 동작을 수행해야 할 것이다.

개발 경험이 많이 없다면, 해당 동작을 함수 기반으로 작성할 것이다.

public class GumballMachine {
  final static int SOLD_OUT = 0;
  final static int NO_QUARTER = 1;
  final static int HAS_QUARTER = 2;
  final static int SOLD = 3;

  private int state = SOLD_OUT;

  public void insertQuarter() {
    if (state == SOLD_OUT) {
      // 껌이 비었기에 동전을 넣게 못하도록 처리
    } else if (state == NO_QUARTER) {
      // 동전을 받았기에 state를 변경
      state = HAS_QUARTER;
    } else if
    ...
  }
}

이런식으로 작성한다면 미래의 발견할 문제점이 많다는 것은 둘째치고, 그냥 뭔가 딱 보기에도 불-편하지 않은가?
실제로 다음과 같은 문제점도 발생할 가능성이 높다.

• 상태가 많을수록 조건문이 많아짐
• 상태 상수를 변경하거나, 추가, 삭제시 모든 함수에 대한 수정이 필요함

한 마디로, 유지보수하기에 너무나도 좋지 못한 방법이다.

State Pattern

앞의 방식은 상태의 변화, Transition을 중심으로 한 코드 작성 방식이었다.

하지만, 상태별로 취해야 할 행동을 다르게 정의하고, 그렇게 정의된 상태를 갖도록 하는 디자인 패턴을 State Pattern 라고 하는데,
말로 하면 이해가 어려우니 이번엔 상태, State를 중심으로한 코드 작성 방식을 살펴보자.

public interface State {
  public void insertQuarter();
  public void ejectQuarter();
  public void turnCrank();
  public void dispense();
}

우선 각 상태에서 수행해야 할 함수를 모아 State 인터페이스를 만들어주고, 각 상태는 State 인터페이스를 구현하는 방식으로 구현한다.

public class NoQuarterState implements State {
  GumballMachine machine;

  public NoQuarterState(GumballMachine machine) {
    this.machine = machine;
  }

  public void insertQuarter() {
    // 동전을 받았기에 state를 변경
    machine.setState(machine.getHasQuarterState());
  }
  ...
}

이런식으로 상태에 따라 수행 가능한 기능을 구현하는 것이다.

  public class GumballMachine {
-   final static int SOLD_OUT = 0;
-   final static int NO_QUARTER = 1;
-   final static int HAS_QUARTER = 2;
-   final static int SOLD = 3;
    // getter 구현
+   State soldOutState;
+   State noQuarterState;
+   State hasQuarterState;
+   State soldState;

-   private int state = SOLD_OUT;
+   private State state = soldOutState;
    int count = 0;

    public GumballMachine(int gums) {
      this.count = gums;
      soldOutState = new SoldOutState(this);
      noQuarterState = new NoQuarterState(this);
      ...
      if (gums > 0) {
        state = noQuarterState;
      }
    }

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

    public void insertQuarter() {
-     if (state == SOLD_OUT) {
-       // 껌이 비었기에 동전을 넣게 못하도록 처리
-     } else if (state == NO_QUARTER) {
-       // 동전을 받았기에 state를 변경
-       state = HAS_QUARTER;
-     } else if
-     ...
+     state.insertQuarter();
    }
  }

이제 GumballMachine은 상태를 상수로 관리하는 것이 아닌, 클래스로 관리하게 되고, 현재 상태에 따라 호출되는 함수의 기능이 달라지게 된다.

이렇게 구현하면 유지보수도 간편해지는게, 상태를 변경한다고 하면, 해당 상태의 클래스만 수정하면 되고,
상태를 추가한다고 하면 상태 클래스를 추가하고 GumballMachine의 상단에 상태를 보관할 수 있게만 추가하면 된다.