GoF 디자인 패턴 - 빌더 패턴 (Builder Pattern)

1. 빌더 패턴이란?

빌더 패턴은 생성 패턴 (Creational Patterns)의 하나로써 복잡한 객체의 생성을 단계적으로 수행하며, 다양한 구성 방법을 제공하는 생성 패턴이다. 객체의 생성 과정과 표현을 분리하여 동일한 생성 절차에서 서로 다른 표현의 객체를 만들 수 있도록 한다.

특징

• 객체의 생성 과정 분리: 클라이언트가 객체의 생성 과정을 알 필요 없이, 빌더가 단계적으로 객체를 구성한다.
• 가독성 및 유지보수성 향상: 생성자에 많은 매개변수를 전달하는 방식보다 직관적인 방식으로 객체를 구성할 수 있다.
• 불변 객체 생성에 유리: 필드가 많은 객체를 생성할 때, 불변성을 유지하기 쉽게 설계할 수 있다.

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2. 빌더 패턴의 구조

1. Product(제품 클래스): 빌더를 통해 생성될 복잡한 객체를 정의한다.
2. Builder(빌더 인터페이스): 객체를 구성하는 방법을 정의한다.
3. ConcreteBuilder(구체적인 빌더 클래스): 빌더 인터페이스를 구현하여 객체를 단계적으로 생성한다.
4. Director(디렉터, 선택적 요소): 빌더를 사용하여 특정한 순서로 객체를 생성하는 역할을 한다.
5. Client(클라이언트): 빌더를 사용하여 객체를 생성한다.

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3. 빌더 패턴 구현 예제

예제: 웹 개발에서 HTTP 요청 객체 생성

// 1. Product 클래스
class HttpRequest {
    private String method;
    private String url;
    private String body;

    private HttpRequest(Builder builder) {
        this.method = builder.method;
        this.url = builder.url;
        this.body = builder.body;
    }

    public static class Builder {
        private String method;
        private String url;
        private String body;

        public Builder method(String method) {
            this.method = method;
            return this;
        }

        public Builder url(String url) {
            this.url = url;
            return this;
        }

        public Builder body(String body) {
            this.body = body;
            return this;
        }

        public HttpRequest build() {
            return new HttpRequest(this);
        }
    }

    public void send() {
        System.out.println("Sending " + method + " request to " + url);
        if (body != null) {
            System.out.println("Body: " + body);
        }
    }
}

// 2. 클라이언트 코드
public class BuilderPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        HttpRequest request = new HttpRequest.Builder()
            .method("POST")
            .url("https://api.example.com")
            .body("{\"key\":\"value\"}")
            .build();

        request.send();
    }
}

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4. 빌더 패턴의 장점과 단점

장점

• 유연한 객체 생성: 필수 값과 선택적 값을 분리하여 객체 생성을 유연하게 구성할 수 있다.
• 가독성 향상: 메서드 체이닝을 이용해 가독성을 높이고, 복잡한 생성자의 단점을 보완한다.
• 불변 객체 유지 가능: 생성 후 변경이 불가능한 객체를 쉽게 만들 수 있다.

단점

• 코드 복잡성 증가: 빌더 클래스를 별도로 작성해야 하므로 코드가 증가할 수 있다.
• 객체 생성 비용 증가: 빌더 객체를 생성해야 하므로 메모리 사용량이 증가할 수 있다.

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5. 활용 사례 (웹 개발 관련)

1) HTTP 요청 객체 생성

REST API 호출 시 요청 객체를 빌더 패턴을 이용해 직관적으로 생성할 수 있다.

2) 데이터베이스 쿼리 생성

SQL 쿼리 빌더에서 다양한 조건을 추가하며 동적으로 쿼리를 생성할 때 활용할 수 있다.

3) UI 컴포넌트 구성

웹 프레임워크에서 UI 요소(Button, Modal 등)를 빌더 패턴을 이용해 동적으로 생성하고 설정할 수 있다.

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빌더 패턴은 복잡한 객체 생성을 단순화하고, 유지보수성을 향상시키는 데 유용한 패턴이다. 웹 개발에서 HTTP 요청 생성, 데이터베이스 쿼리 생성, UI 컴포넌트 설정 등 다양한 분야에서 활용할 수 있으며, 특히 불변 객체를 만들 때 유용하다.