출처: 헤드퍼스트 디자인패턴
상태 패턴(State Pattern) 을 사용하면 객체의 내부 상태가 바뀜에 따라서 객체의 행동을 바꿀 수 있다. 마치 객체의 클래스가 바뀌는 것과 같은 결과를 얻을 수 있다.
총 4개의 상태 존재
- No Quarter : 동전 없음
- Has Quarter: 동전 있음
- Gumball Sold : 알맹이 판매
- Out of Gumballs : 알맹이 매진
final static int SOLD_OUT =0;
final static int NO_QUARTER = 1;
final static int HAS_QUARTER = 2;
final static int SOLD =3;- 동전 투입
- 동전 반환
- 손잡이 돌림
- 알맹이 내보냄
-
예시 코드
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; int state = SOLD_OUT; int count = 0; public GumballMachine(int count) { this.count = count; if (count > 0) { state = NO_QUARTER; } } public void insertQuarter() { if (state == HAS_QUARTER) { System.out.println("You can't insert another quarter"); } else if (state == NO_QUARTER) { state = HAS_QUARTER; System.out.println("You inserted a quarter"); } else if (state == SOLD_OUT) { System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is sold out"); } else if (state == SOLD) { System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball"); } } public void ejectQuarter() { if (state == HAS_QUARTER) { System.out.println("Quarter returned"); state = NO_QUARTER; } else if (state == NO_QUARTER) { System.out.println("You haven't inserted a quarter"); } else if (state == SOLD) { System.out.println("Sorry, you already turned the crank"); } else if (state == SOLD_OUT) { System.out.println("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet"); } } public void turnCrank() { if (state == SOLD) { System.out.println("Turning twice doesn't get you another gumball!"); } else if (state == NO_QUARTER) { System.out.println("You turned but there's no quarter"); } else if (state == SOLD_OUT) { System.out.println("You turned, but there are no gumballs"); } else if (state == HAS_QUARTER) { System.out.println("You turned..."); state = SOLD; dispense(); } } private void dispense() { if (state == SOLD) { System.out.println("A gumball comes rolling out the slot"); count = count - 1; if (count == 0) { System.out.println("Oops, out of gumballs!"); state = SOLD_OUT; } else { state = NO_QUARTER; } } else if (state == NO_QUARTER) { System.out.println("You need to pay first"); } else if (state == SOLD_OUT) { System.out.println("No gumball dispensed"); } else if (state == HAS_QUARTER) { System.out.println("No gumball dispensed"); } } public void refill(int numGumBalls) { this.count = numGumBalls; state = NO_QUARTER; } public String toString() { // 구현 } }
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;
int state = SOLD_OUT;
int count = 0;
public GumballMachine(int count) {
this.count = count;
if (count > 0) {
state = NO_QUARTER;
}
}
public void insertQuarter() {
// 동전이 들어올 때 해야할 일
}
public void ejectQuarter() {
// 동전을 반환할 때 해야할 일
}
public void turnCrank() {
// 손잡이가 돌아갔을 때 해야할 일
}
private void dispense() {
// 알맹이를 내보낼 때 해야할 일
}
}🚨 이렇게 구현하면 새로운 요청 사항이 생겼을 때 모든 메서드에 조건문을 전부 추가해줘야 한다. 확장이 어려움
- 이 코드는 OCP 를 지키고 있지 않음.
- 상태전환이 복잡한 조건문 속에 숨어서 분명하게 드러나지 않음.
- 바뀌는 부분을 전혀 캡슐화하지 않았음.
- 새로운 기능을 추가하는 과정에서 기존 코드에 없던 새로운 버그가 생길 가능성이 높음.
- 뽑기 기계와 관련된 모든 행동에 관한 메소드가 들어있는 State 인터페이스를 정의
- 기계의 모든 상태를 캡슐화해서 State 인터페이스를 구현하는 상태 클래스 생성
- 조건문 코드를 전부 없애고 상태 클래스에 모든 작업을 위임
public class NoQuarterState implements State {
GumballMachine gumballMachine;
public NoQuarterState(GumballMachine gumballMachine) { // 1
this.gumballMachine = gumballMachine;
}
public void insertQuarter() { // 2
System.out.println("동전을 넣으셨습니다");
gumballMachine.setState(gumballMachine.getHasQuarterState());
}
public void ejectQuarter() { //3
System.out.println("동전을 넣어주세요");
}
public void turnCrank() { //4
System.out.println("동전을 넣어주세요");
}
public void dispense() { //5
System.out.println("동전을 넣어주세요");
}- 생성자로부터 뽑기 기계의 레퍼런스가 전달. 이 레퍼런스를 인스턴스 변수에 저장
- 누군가가 동전을 넣으면 동전이 투입되었다는 메시지를 출력하고 기계의 상태를 HasQuarterState로 전환.
3,4,5. 발생하면 예외처리. 안내메세지 출력
🚨 상태에 맛게 적절한 행동을 구현하고, 상황에 따라 뽑기 기계의 상태가 다른 상태로 전환될 수 있음.
public class GumballMachine {
// 1
State soldOutState;
State noQuarterState;
State hasQuarterState;
State soldState;
State state;
int count = 0;
// 2.
public GumballMachine(int numberGumballs) {
soldOutState = new SoldOutState(this);
noQuarterState = new NoQuarterState(this);
hasQuarterState = new HasQuarterState(this);
soldState = new SoldState(this);
this.count = numberGumballs;
if (numberGumballs > 0) {
state = noQuarterState;
} else {
state = soldOutState;
}
}
// 3.
public void insertQuarter() {
state.insertQuarter();
}
public void ejectQuarter() {
state.ejectQuarter();
}
public void turnCrank() {
state.turnCrank();
state.dispense();
}
// 4.
void setState(State state) {
this.state = state;
}
// 기타 메소드..
}- 정적 정수 변수를 사용하던 코드를 새로 만든 클래스를 사용하는 방식으로 수정.
- 정수가 아니라 상태 객체가 저장.
- 상태 객체를 생성하고 대입하는 작업은 생성자가 처리. 상태 초기화
- 메소드 구현. 현재 상태가 작업을 처리하게 만듬.
- setState 메소드를 사용해, 안에 들어있는 뽑기 기계의 상태를 다른 상태로 전호나할 수 있음.
- 각 상태의 행동을 별개의 클래스로 국지화
- 관리하기 힘든 if 선언문들을 없앰.
- 각 상태를 변경에는 닫혀 있게 했고, GumballMachine 클래스는 새로운 상태 클래스를 추가하는 확장에는 열려 있도록 고침(OCP)
- 훨씬 더 이해하기 좋은 코드 베이스와 클래스 구조를 만듬.
상태 패턴(State Pattern) 을 사용하면 1) 객체의 내부 상태가 바뀜에 따라서 객체의 행동을 바꿀 수 있다. 2) 마치 객체의 클래스가 바뀌는 것과 같은 결과를 얻을 수 있다.
-
상태를 별도의 클래스로 캡슐화한 다음. 현재 상태를 나타내는 객체에게 행동을 위임하므로 내부 상태가 바뀔 때 행동이 달라지게 된다는 사실을 쉽게 알 수 있음.
-
클라이언트의 관점에서 지금 사용하는 객체의 행동이 완전히 달라진다면, 마치 그 객체가 다른 클래스로부터 만들어진 객체처럼 느껴짐.
- 상태 패턴
- 상황에 따라 현재 상태를 나타내는 객체가 바뀌고, 그 결과로 Context 객체의 행동도 바뀜.
- 클라이언트는 상태 객체를 몰라도됨.
- 전략 패턴
- 클라이언트가 Context 객체에게 어떤 전략 객체를 사용할지를 지정해줌.
- 주로 실행 시에 전략 객체를 변경할 수 있는 유연성을 제공하는 용도로 쓰임.
- Q1. 반드시 구상 상태 클래스에서 다음 상태를 결정해야 하나?
- 아니다. Context 에서 상태 전환 흐름을 결정하도록 할 수 있다.
- 상태 전환 코드를 상태 클래스에 넣으면, 상태 클래스 사이에 의존성이 생긴다는 단점이 있다.
- 위에 구현 코드를 보면 구상 상태 클래스를 코드에 직접 넣는 대신 Context객체의 게터 메소드를 써서 의존성을 최소화하려고 노력했다.
- Q2. 클라이언트에서 상태 겍체와 직접 연락하는 경우?
- 없음. 상태 요청은 전부 Context 로부터 오게됨. 직접 상태를 바꿀 수 없음.
- Q3. 여러 Context 에서 상태 객체를 공유할 수 있는가?
- 상태 객체 내에 자체 상태를 보관하지 않아야 한다는 조건만 만족하면 상관없음.
- 상태를 공유할때는 일반적으로 각 상태를 정적 인스턴스 변수에 할당하는 방법을 씀.
- Q4. 디자인에 필요한 클래스의 개수가 늘어나지 않나?
- 조금 귀찮아도 클래스를 추가해서 유연한 디자인을 만드는 것이 좋음.
- 실제 클래스 개수보다는 클라이언트에게 노출되는 클래스 개수가 중요함.
- 상태들의 수가 유한하다.
- 어떤 고유한 상태 내에서든 프로그램은 다르게 행동, 한 상태에서 다른 상태로 즉시 전환될 수 있다.
- 현재의 상태에 따라 프로그램은 특정 다른 상태로 전환되거나, 전환되지 않을 수 있다.
(전이 transition) - 이러한 규칙들은 유한하고, 미리 결정되어 있다.
import {assign, createMachine, interpret} from 'xstate';
// machine.transition(...) is a pure function used by the interpreter.
const GumballMachine = createMachine({
predictableActionArguments:true,
// Machine identifier
id: 'gumballMachine',
// Initial state
initial: 'noQuarterState',
// Local context for entire machine
context: {
count: 0,
},
// State definitions
states: {
noQuarterState: {
on:{
INSERT:{
target: "hasQuarterState",
actions: ['insertQuarters']
},
EJECT:{
actions: ['notifyInsertQuarter']
},
TURN_CRANK:{
actions: ['notifyInsertQuarter']
},
DISPENSE:{
actions: ['notifyInsertQuarter']
}
}
},
hasQuarterState: {
on:{
INSERT:{
actions: ['notifyInsertOnlyOneQuarter']
},
EJECT:{
target: "noQuarterState",
actions: ['ejectQuarter']
},
TURN_CRANK:{
target: "soldState",
actions: ['turnCrank']
},
DISPENSE:{
actions: ['notifyCanNotDispense']
}
}
},
soldState: {
on: {
INSERT:{
actions: ['notifyIsDispensing']
},
EJECT:{
actions: ['notifyIsDispensing']
},
TURN_CRANK:{
actions: ['notifyIsDispensing']
},
DISPENSE:{
target: 'noQuarterState',
actions: ['dispense']
}
}
},
},
},{
actions:{
insertQuarters: assign((context, event) => {
console.log('동전을 넣으셨습니다.');
return {count: context.count + 1}
}),
ejectQuarter: assign((context, event)=>{
console.log("동전이 반환됩니다.");
return {count: context.count -1 1}
}),
turnCrank: assign((context, event)=>{
console.log("손잡이를 돌리셨습니다.")
}),
dispense: assign((context, event)=> {
console.log('알맹이를 내보내고 있습니다.');
return {count : context.count - 1};
}),
notifyInsertQuarter: assign((context, event)=> {
console.log('동전을 넣어주세요.');
}),
notifyInsertOnlyOneQuarter: assign((context, event)=> {
console.log('동전은 한개만 넣어주세요');
}),
notifyCanNotDispense: assign((context, event)=>{
console.log('알맹이를 내보낼 수 없습니다.')
}),
notifyIsDispensing: assign((context, event)=>{
console.log('알맹이를 내보내고 있습니다.')
}),
}
});
const GumballService = interpret(GumballMachine)
.onTransition((state)=> console.log(state.value, state.context))
.start();
GumballService.send("DISPENSE")
// 동전을 넣어주세요.
GumballService.send("INSERT")
// 동전을 넣으셨습니다.
// hasQuarterState { count: 1 }
GumballService.send("TURN_CRANK")
// 손잡이를 돌리셨습니다.
// soldState { count: 1 }
GumballService.send("DISPENSE")
// 알맹이를 내보내고 있습니다.
// noQuarterState { count: 0 }
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