상태 패턴(State Pattern)

상태 패턴(State Pattern)은 행위(Behavioral) 패턴 중 하나로써 객체의 상태에 따라 동일한 동작을 다르게 처리해야 할 때 사용하는 패턴이다.

​객체 상태를 클래스로 나타내어 캡슐화하고 어떤 동작을 수행할 때 객체의 상태를 참조하는 방식으로 처리한다.

​전략 패턴과 비슷한 패턴이지만 차이점이 존재한다.

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전략 패턴은 특정한 계열의 알고리즘들을 캡슐화하여 필요에 따라 외부에서 교체하는 패턴이었다면 상태 패턴은 내부에서 어떤 동작을 객체의 상태에 따라 수행하도록 구현하여 적합한 동작을 수행하도록 하는 패턴이다.

​즉, 전략 패턴은 외부(클라이언트)에서의 개입이 요구되지만 상태 패턴은 외부에서의 개입이 요구되지 않는다.

​전략 패턴은 상속을 대체하려는 목적, 상태 패턴은 조건문들을 대체하려는 목적으로 사용한다고 한다.

 

상태 패턴의 구조는 다음과 같다.

• Context : State 객체를 가지는 클래스, State의 상태를 변경하는 기능을 가짐, 직접 동작을 실행하는 대신 request()로 State 객체에게 실행하도록 위임한다.
• ​State : 상태를 나타내는 인터페이스, Context의 내부에서 StateA, StateB 등 다양한 상태를 변경하면서 그에 따른 동작을 수행하도록 해줌
• ​StateA, StateB : State를 실제로 구현한 클래스, 여러 가지의 상태를 나타냄

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형광등을 예시로 상태 패턴에 대해 알아보도록 하자.

​형광등은 전원을 On/Off 하는 버튼을 가진다고 하자. 현재 형광등의 전원이 On/Off 유무에 따라 버튼을 눌렸을 경우 다음과 같은 동작이 수행된다.

STATE = ON 
     if push_On then Nothing Happens 
     if push_Off then Power OFF

STATE = OFF
     if push_On then Power ON
     if push_Off then Nothing Happens

 

형광등의 On/Off를 상태로 표현할 수 있기 때문에 상태 패턴을 적용하여 구현해보자.

​먼저 State 인터페이스이다. On/Off 버튼을 눌렸을 경우 어떤 action()이 취하도록 하는 메서드를 가진다.

interface State {
	public void ON(Light light);
	public void OFF(Light light);
}

다음으로 On 클래스이다. State를 On으로 변경해 주는 클래스로 현재 형광등의 상태인 On/Off에 따라 On 버튼을 눌렸을 경우 어떤 일이 발생하는지를 구현해 준다.

class On implements State {

	@Override
	public void ON(Light light) {
		System.out.println("Nothing Happens");
	}

	@Override
	public void OFF(Light light) {
		System.out.println("Power OFF");
		light.setState(new Off());
	}
}

다음으로 Off 클래스이다. State를 Off으로 변경해 주는 클래스로 현재 형광등의 상태인 On/Off에 따라 Off 버튼을 눌렸을 경우 어떤 일이 발생하는지를 구현해 준다.

class Off implements State {

	@Override
	public void ON(Light light) {
		System.out.println("Power ON");
		light.setState(new On());
	}

	@Override
	public void OFF(Light light) {
		System.out.println("Nothing Happens");
	}
}

마지막으로 형광등을 표현하는 Light 클래스이다. 내부에 상태를 나타내는 State 객체를 하나 가진다. 또한, 각 버튼의 기능을 Light에서 구현하지 않고 State 객체에게 위임하여 상태를 변경하도록 해준다.

​State에게 위임함으로써 Light 클래스는 아무리 기능이 추가되어도 코드가 복잡해지지 않는다.

public class Light {
	private State state;
	
	public Light() {
		state = new Off(); //초기 상태는 전원이 꺼져있음
	}
	
	public State getState() {
		return state;
	}
	
	public void setState(State state) {
		this.state = state;
	}

	public void On() {
		state.ON(this);
	}
	
	public void Off() {
		state.OFF(this);
	}
}

Main 클래스에서 실행한 결과는 다음과 같다.

public class Main {

	public static void main(String[] args) {
		Light light = new Light();
		light.Off();
		light.On();
		light.On();
		light.Off();
	}
}

 

클라이언트 입장에서는 현재 형광등의 상태가 어떤지에 상관없이 On(), Off() 메서드만 사용하여 형광등의 상태를 쉽게 변경할 수 있음을 확인할 수 있다.