February 19th, 2025

상태 패턴(State Pattern)

문제

오토마타와 유사하다

이 패턴의 주요 개념은 모든 순간에 프로그램이 속ㄷ할 수 있는 상태들의 수가 유한하다는 것이다. 어떤 상태에서든 프로그램은 다르게 행동하며, 한 상태에서 다른 상태로 즉시 전환될 수 있다. 현재의 상태에 따라 다른 상태로 전환되거나 전환 되지 않을 수 있다. 이러한 전환 규칙들을 천이(trasition)라고 한다. 이러한 규칙들은 유한하다

문서에 대해서 draft하고 moderation하고 publish하는 과정이 있다고 가정하자. 다음과 같은 코드가 나올 것이다.

class Document {
  fun publish() {
    if (state == "draft") {
      ...
    } else if (state == "moderation") {
      ...
    } else if (state == "published") {
      ...
    }
  }
}

조건문 기반의 상태머신의 단점은 상태가 추가된다면 조건문이 거대해진다. 이러한 코드는 유지관리하기가 어렵다.

해결

객체의 모든 가능한 상태들에 대해 새 클래스를 만들고 모든 상태별 행동들을 이러한 클래스들로 추출한다. context라는 객첸는 모든 행동을 자체적으로 구현하는 대신 현재 상태를 나타내는 상태 객체 중 하나에 대한 참조를 저장하고 모든 상태와 관련된 작업을 그 객체에 위임한다. context를 다른 상태로 전환하려면 활성 상태 객체를 다른 객체로 바꾸면 된다.

구조

상태 디자인 패턴 구조

context는 구상 상태중 하나에 대한 참조를 저장하고 모든 상태별 작업을 위임한다. context는 상태 인터페이스를 통해 상태 객체와 통신하고 새로운 상태 전달을 위해 setter를 노출한다.
상태 인터페이스는 상태별 메서드를 선언한다.
구상상태들은 상태별 메서드들에 대한 자체적인 구현을 한다.
context와 구상 상태 모두 context의 다음 상태를 설정할 수 있고, context에 연결된 상태 객체들을 교체하여 실제 상태를 변경할 수 있다.

예시

class Player(var state: State) {
  fun changeState(state: State) {
    this.state = state
  }
}

abstract class State(var player: Player) {
  abstract fun onLock(): String
  abstract fun onPlay(): String
}

class LockedState : State {
  constructor(player: Player): this(player)
  
  override fun onLock(): String {
    if (player.isPlaying()) {
      player.changeState(ReadyState(player))
      return "stop playing"
    } else {
      return "locked"
    }
  }
  override fun onPlay(): String {
    player.changeState(ReadyState(player))
    return "Ready"
  }
}

class ReadyState: State {
  override fun onLock(): String {
    player.changeState(LockedState(player))
    return "Locked"
  }
  
  override fun onPlay(): String {
    val action = player.startPlayback()
    player.changeState(PlayingState(player))
    return action
  }
}

class PlayingState: State {
  ...
}

fun main() {
  val player = Player(ReadyState())
  player.onLock() // Locked
  player.onPlay() // Ready
  player.onPlay() // "some action"
  player.onLock() // Locked
}

적용

현재 상태에 따라 다르게 행동하는 객체가 있을 때 상태들의 수가 많을 때 상태별 코드가 자주 변경될 때 사용
클래스 필드들의 현재 값들에 따라 클래스가 행동하는 방식을 변경하는 거대한 조건문들로 오염된 클래스가 있을 경우에 사용
상태 패턴은 유사한 상태들에 중복 코드와 조건문-기반 상태 머신의 천이가 많을 때 사용

장단점

단일책임원칙
개방/폐쇄원칙
거대한 상태 머신 조건문을 제거
상태 머신에 몇가지 상태만 있거나 머신이 거의 변경되지 않을 때 사용하는 것은 과할 수 있다

design_pattern (23)