[Unity] 빌더 패턴 (Builder Pattern)

이 포스팅의 예시는 필자가 임의로 작성한 코드임을 알려드립니다.

빌더 패턴이란?

이 디자인 패턴은 객체의 생성과정을 단계적으로 실행하여 복잡한 객체를 가독성 좋게 생성하는 기법이다.

 

빌더 패턴은 크게 두 가지 요소, 빌더(Builder)와 프로덕트(Product)로 이루어진다.

마치 공장에서 제품을 찍어내듯이 빌더가 객체를 원하는 기능을 덧붙이며 만들어낸다고 생각하면 된다.

 

빌더 패턴 구조

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왜 사용할까?

장점

1. 유연성 : 객체의 속성과 멤버변수를 변경하기 위해서는 함수를 확장하기만 하면 된다.
2. 가독성 : 객체의 초기화를 더 알아보기 쉽게 변경할 수 있다. 과한 생성자나 함수의 매개변수를 줄인다.
3. 재사용성 : 범용적인 빌더 클래스를 재사용해 다른 객체 생성에 응용하기 쉽다.

단점

1. 복잡성 : 불필요하게 사용할 경우 오히려 코드가 더 복잡해질 수 있다.
2. 런타임 오류 : 매개변수를 통한 입력과는 다르게, 설계를 잘못할 경우 필수 속성을 설정하지 않는 등 오류를 범할 가능성이 높아진다.

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어떻게 사용할까?

객체가 많은 정보를 포함하고 있을 경우 빌더 패턴을 사용하면 좋다.

 

아래는 유니티엔진에서 로켓(Falcon)을 만들고 발사하는 과정을 빌더패턴을 이용해 작성한 예시이다.

다음 예제 코드를 살펴보자.

 

로켓 클래스

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class Rocket : MonoBehaviour
{
    private Rigidbody powerEngine;
    private float speed;
    private float power;
    private float airResistance;
    private float fuelStorage;

    public Rocket AddWings(GameObject model, float speed)
    {
        Attach(model);
        this.speed += speed;
        return this;
    }

    public Rocket AddEngine(GameObject model, float power)
    {
        Attach(model);
        powerEngine = gameObject.AddComponent<Rigidbody>();
        this.power += power;
        return this;
    }

    public Rocket AddNosecone(GameObject model, float resistance, float speed)
    {
        Attach(model);
        this.speed += speed;
        this.airResistance += resistance;
        return this;
    }

    public Rocket AddThruster(GameObject model, float storage, float power)
    {
        Attach(model);
        this.fuelStorage += storage;
        this.power += power;
        return this;
    }

    private void Attach(GameObject parts)
    {
        Instantiate(parts).transform.parent = transform;
    }

    public void Launch()
    {
        StartCoroutine(MoveProcess());
    }

    IEnumerator MoveProcess()
    {
    	powerEngine.AddExplosionForce(10f, Random.onUnitSphere, 1f);
        while (fuelStorage >= 0)
        {
            fuelStorage -= Time.deltaTime;
            powerEngine.AddForce(power * speed * (airResistance + 1) * Time.deltaTime * Vector3.up);
            yield return null;
        }
    }
}

위 코드에서 함수들이 Rocket 클래스인 자신을 리턴한다는 것이 빌더 패턴의 핵심이다. 이를 통해 재귀함수처럼 연속적으로 코드를 이어나갈 수 있게 된다.

 

 

로켓 팩토리 클래스

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class RocketFactory : MonoBehaviour
{
    public static RocketFactory instance;
    public Rocket rocketBase;
    public GameObject wings;
    public GameObject nosecone;
    public GameObject engine;
    public GameObject thruster;

    public static Rocket CreateBase()
    {
        if (instance == null)
            instance = FindFirstObjectByType<RocketFactory>();
        var rocketBase = Instantiate(instance.rocketBase);
        rocketBase.gameObject.AddComponent<BoxCollider>();
        return rocketBase;
    }

    public void FALCON()
    {
        var rocket = CreateBase().
            AddWings(wings, 20).
            AddEngine(engine, 45f).
            AddNosecone(nosecone, 0.05f, 20f).
            AddThruster(thruster, 0.45f, 3f);

        rocket.Launch();
    }

    public void Start()
    {
        FALCON();
    }
}

궁극적으로 이 로켓을 생성하고 발사하는 과정을 담은 클래스이다.

예시에서는 FALCON 하나만을 제작했지만, 위와 같은 방식으로 간편하게 다양한 객체를 생성할 수 있다.

무엇보다 가독성이 매우 좋다!

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실행 영상

 

만약 빌더 패턴이 아닌 일반 생성자나 함수를 사용해 객체를 생성할 경우 다음과 같은 코드가 되는데

public Rocket(Rigidbody powerEngine, float speed, float power, float airResistance, float fuelStorage)
{
    this.powerEngine = powerEngine;
    this.speed = speed;
    this.power = power;
    this.airResistance = airResistance;
    this.fuelStorage = fuelStorage;
}

 

이 코드에 Model Mesh를 포함하는 로직이 추가된다면, 이는 사용하는 입장에서 코드를 읽고 관리하기 어려워진다.

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정리

빌더 패턴은 객체가 많은 정보를 포함하고 있고, 초기화가 복잡한 경우 사용하면 좋은 디자인패턴이다. 이 외에 생성과정이 간단할 경우엔 이 패턴을 사용하지 않아도 된다.