#2. [디자인 패턴-생성 패턴] Builder

Builder는 여러 요소가 합성된 개체일 경우 요소를 합성하는 방법과 요소를 생성하는 방법을 분리하여 확장성을 향상시켜 줍니다.

설명

다음 그림은 Builder의 일반적인 구조입니다.

Director는 Builder에서 제공하는 BuildPart1(), BuildPart2(), BuildPart3()을 조합하여 개체를 생성합니다. 향후 Builder를 교체하여 다른 기능을 수행할 수 있도록 확장할 수 있습니다.

항목	내용
Director	요소를 합성하는 방법을 정의합니다.
Builder	요소를 생성하는 방법을 제공합니다.
ConcreteBuilder	Builder를 구체화 합니다.

특징

요소 생성을 구체화한 ConcreteBuilder를 다형적으로 만들어 기능을 확장할 수 있습니다.

예제

다음과 같은 컨트롤 구조가 있다고 가정합시다. Panel은 여러 Control들의 집합인데요, 이런 Panel을 만들어 두면, 사용자와 상호작용하는 여러 컨트롤들을 Panel 1개에 배치하여 만들 수 있습니다.

class Control {
public:
    virtual ~Control() = default; // 다형 소멸 하도록 public virtual
};
class Label : public Control {
public:
    explicit Label(const char* caption) {}
};
class Edit : public Control {};
class Ok : public Control {};
class Cancel : public Control {};
class Panel : public Control {
    std::vector<std::shared_ptr<Control>> m_Controls;
public:
    void Add(std::unique_ptr<Control> control) {
        assert(control);
        m_Controls.emplace_back(control.release());
    }
};

다음은 Builder를 이용하여 아이디와 암호를 입력받는 Panel을 생성하는 예입니다.

1. #1 : 각 컨트롤들을 생성할 수 있는 인터페이스를 제공합니다.
2. #2 : PanelBuilder에서 Panel을 생성하고, AddLabel(), AddEdit(), AddOk(), AddCancel()호출시 m_Panel에 추가합니다.
3. #3 : IdPasswordDirector에서 IControlBuilder를 이용(사실은 PanelBuilder)하여 아이디와 암호를 입력받을 수 있는 UI를 합성합니다.
4. #4 : 생성된 m_Panel을 외부에서 사용합니다.

class Control {
public:
    virtual ~Control() = default; // 다형 소멸 하도록 public virtual
};
class Label : public Control {
public:
    explicit Label(const char* caption) {}
};
class Edit : public Control {};
class Ok : public Control {};
class Cancel : public Control {};
class Panel : public Control {
    std::vector<std::shared_ptr<Control>> m_Controls;
public:
    void Add(std::unique_ptr<Control> control) {
        assert(control);
        m_Controls.emplace_back(control.release());
    }
};

// ----
// #1. 각 컨트롤들을 생성할 수 있는 인터페이스를 제공합니다.
// ----
class IControlBuilder { 
protected:
    IControlBuilder() = default; // 인터페이스여서 상속해서만 사용하도록 protected
    ~IControlBuilder() = default; // 인터페이스여서 다형 소멸을 하지 않으므로 protected non-virtual
private:
    IControlBuilder(const IControlBuilder&) = delete;
    IControlBuilder(IControlBuilder&&) = delete;
    IControlBuilder& operator =(const IControlBuilder&) = delete;
    IControlBuilder& operator =(IControlBuilder&&) = delete;
public:
    virtual void AddLabel(const char* caption) = 0;
    virtual void AddEdit() = 0;
    virtual void AddOk() = 0;
    virtual void AddCancel() = 0;
};
// ----
// #2. Panel을 생성하고, AddLabel(), AddEdit(), AddOk(), AddCancel()호출시 m_Panel에 추가합니다.
// ----
class PanelBuilder : public IControlBuilder { 
private:
    std::unique_ptr<Panel> m_Panel;
public:
    PanelBuilder() : m_Panel{new Panel{}} {}

    virtual void AddLabel(const char* caption) override {
        m_Panel->Add(std::unique_ptr<Control>{new Label{caption}});
    }
    virtual void AddEdit() override {
        m_Panel->Add(std::unique_ptr<Control>{new Edit{}});
    }
    virtual void AddOk() override {
        m_Panel->Add(std::unique_ptr<Control>{new Ok{}});   
    }
    virtual void AddCancel() override {
        m_Panel->Add(std::unique_ptr<Control>{new Cancel{}});   
    }  

    // #4. 생성된 패널을 리턴하고 내부 멤버 변수는 초기화 합니다.
    std::unique_ptr<Panel> Release() {
        assert(m_Panel);
        return std::move(m_Panel);
    }  
};

// ----
// #3. Builder를 이용하여 요소를 합성합니다.
// ----
class IdPasswordDirector { 
private:
    IControlBuilder& m_Builder;
public:
    explicit IdPasswordDirector(IControlBuilder& builder) : m_Builder{builder} {}

    // ID, Password를 입력받는 Panel을 만듭니다.
    void Construct() {
        m_Builder.AddLabel("ID");
        m_Builder.AddEdit();

        m_Builder.AddLabel("Password");
        m_Builder.AddEdit();

        m_Builder.AddOk();
        m_Builder.AddCancel();
    }    
};  

// ----
// 테스트 코드
// ----   
PanelBuilder panelBuilder;
IdPasswordDirector director{panelBuilder};
director.Construct();
std::unique_ptr<Panel> panel{panelBuilder.Release()}; // #4. 생성된 panel을 구합니다.

아직까지는 굳이 Director와 Builder를 나눌 필요가 있을까 싶은데요, ConcreteBuilder를 다형적으로 만들어 기능을 확장할 수 있습니다.

IControlBuilder를 다음의 PanelWriter처럼 구현하면, IdPasswordDirector를 이용하여 아이디와 암호를 입력받는 UI를 Xml 형태로 출력하도록 만들 수 있습니다.

class PanelWriter : public IControlBuilder {
public:
    PanelWriter() {
        std::cout << "<Panel>" << std::endl;
    }
    ~PanelWriter() {
        std::cout << "</Panel>" << std::endl;
    } 
    virtual void AddLabel(const char* caption) override {
        assert(caption);
        std::cout << "    <Label caption = \"" << caption << "\"/>" << std::endl; 
    }
    virtual void AddEdit() override {
        std::cout << "    <Edit/>" << std::endl;
    }
    virtual void AddOk() override {
        std::cout << "    <Ok/>" << std::endl;  
    }
    virtual void AddCancel() override {
        std::cout << "    <Cancel/>" << std::endl; 
    } 
};

// ----
// 테스트 코드
// ----           
PanelWriter panelWriter;
IdPasswordDirector director{panelWriter};
director.Construct(); // 생성하는 정보를 cout으로 출력합니다.

또한 다음의 PanelCounter처럼 구현하면, IdPasswordDirector를 이용하여 아이디와 암호를 입력받는 UI에서 사용된 컨트롤의 갯수를 구할 수 있습니다.

class PanelCounter : public IControlBuilder {
    size_t m_Count;
public:
    PanelCounter() : m_Count{0} {}
    virtual void AddLabel(const char* caption) override {
        ++m_Count;
    }
    virtual void AddEdit() override {
        ++m_Count;
    }
    virtual void AddOk() override {
        ++m_Count;
    }
    virtual void AddCancel() override {
        ++m_Count;
    } 

    size_t GetCount() const {return m_Count;}
};

// ----
// 테스트 코드
// ----           
PanelCounter panelCounter;
IdPasswordDirector director{panelCounter};
director.Construct();
EXPECT_TRUE(panelCounter.GetCount() == 6); // panel 내에 사용된 control 갯수를 출력합니다.