[Unity] 디자인 패턴 : Factory 패턴

 

이 글은 해당 유튜브를 보고 진행한 것에 대해 공부한 것을 정리한 글입니다.

 

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팩토리 패턴 (Factory Pattern)

팩토리 패턴의 도식화

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객체 생성을 위한 설계 패턴

팩토리 패턴은 객체 생성을 전담하는 별도의 클래스를 두고,

객체를 생성하는 로직을 클라이언트 코드로부터 분리하는 디자인 배턴입니다.

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주요 특징

• 객체 생성에 대한 인터페이스와 구현의 분리
  • 클라이언트는 어떤 클래스의 인스턴스가 생성되는지 몰라도 되고, 단순히 인터페이스만 알면 됩니다.
• 객체 생성과 관련된 세부사항을 캡슐화
  • 조건 분기, 설정 값, 초기화 등 복잡한 생성 과정을 은닉화합니다.
• 유연한 확장성
  • 새로운 객체를 생성하는 방식에 대한 유연한 확장이 가능합니다.
  • 새로운 타입이 추가되어도 기존 코드를 변경할 필요 없이 팩토리 내부 및 새로 추가될 타입만 수정하면 됩니다.

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장점

• 단일 책임 원칙(SRP) 준수
  • 객체 생성 책임을 분리하여 클래스 책임이 명확해집니다.
• 개방/폐쇄 원칙(OCP) 준수
  • 새로운 객체 타입을 추가할 때 기존 코드를 수정하지 않아도 됩니다.
• 코드 재사용 및 유지보수 용이
• 클라이언트와 구체 객체 간 결합도 감소
  • 생성 로직을 외부로 위임하므로 결합도가 낮아집니다.

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단점

• 클래수 수 증가
  • 팩토리, 생성자, 인터페이스 등 구조가 복잡해질 수 있습니다.
  • 다수의 클래스와 서브 클래스를 만들게되므로써, 오버헤드가 발생할 수 있습니다.

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개선 방안

딕셔너리 기반 탐색 방식 적용

Dictionary<string, IUnit> unitMap = new()
{
    { "Archer", new Archer() },
    { "Knight", new Knight() },
    { "Wizard", new Wizard() }
};

return unitMap[unitId];

• 제품을 키 - 값 페어로 딕셔너리에 저장합니다.
  • 주로 고유한 문자열 식별자(이름 또는 ID 등)를 키로 사용하고, 유형을 값으로 사용합니다.
• 제품 또는 제품의 공장을 더 편리하게 검색할 수 있습니다.

Static화 혹은 Singleton 적용

public static class SkillFactory
{
    public static ISkill Create(string skillId)
    {
        // ...
    }
}

• 팩토리 클래스를 static 또는 singleton으로 만들어 글로벌하게 공유합니다.
• 매번 팩토리를 생성할 필요 없이 객체 생성을 효율적으로 관리합니다.

Object pool Pattern과 병행

public class BulletFactory
{
    public Bullet CreateBullet()
    {
        return BulletPool.GetAvailableBullet();
    }
}

• 팩토리는 객체를 생성하는 책임이 있지만, 반드시 새로운 오브젝트를 인스턴스화하거나 만들어야 하는 것은 아닙니다.
  • 계층 구조에 있는 기존의 오브젝트를 검색할 수도 있습니다.
• 많은 오브젝트를 한 번에 인스턴스화하는 경우 풀링을 병행해 성능을 향상할 수 있습니다.
• 팩토리 내부에서 오브젝트 풀을 참조하면, 재사용 가능한 객체를 제공할 수 있습니다.

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Factory Method(팩토리 메서드) vs Abstract Factory(추상 팩토리)

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Factory Method 패턴

정의

Factory Method 패턴은 객체 생성을 서브클래스에 위임하는 방식입니다.

객체를 생성하는 메서드 자체는 추상화되어 있고, 하위 클래스가 이 메서드를 오버라이드하여 실제 객체를 생성합니다.

핵심 개념

• 상속 기반의 객체 생성 구조
• 단일 객체를 생성
• 구체 클래스가 아닌 인터페이스/추상 클래스만 사용하여 클라이언트 코드와의 결합도를 낮춤

클래스 구조 예시 (C#)

// 제품 인터페이스
public interface IButton
{
    void Render();
}

// 구체 제품
public class WindowsButton : IButton
{
    public void Render() => Console.WriteLine("Windows Button");
}

public class MacOSButton : IButton
{
    public void Render() => Console.WriteLine("MacOS Button");
}

// 팩토리 클래스
public abstract class Dialog
{
    public abstract IButton CreateButton();

    public void RenderWindow()
    {
        IButton button = CreateButton();
        button.Render();
    }
}

// 구체 팩토리
public class WindowsDialog : Dialog
{
    public override IButton CreateButton() => new WindowsButton();
}

public class MacOSDialog : Dialog
{
    public override IButton CreateButton() => new MacOSButton();
}

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Abstract Factory 패턴

정의

Abstract Factory 패턴은 관련된 객체의 집합(제품군)을 생성하는 인터페이스를 제공합니다.

클라이언트는 제품의 구체적인 클래스를 몰라도, 팩토리 인터페이스만으로 일관된 제품군을 생성할 수 있습니다.

핵심 개념

• 제품군 생성에 초점 (서로 관련된 여러 객체들을 함께 생성)
• 구체 클래스의 사용 없이 전체 제품군을 추상화
• 팩토리 메서드를 묶은 팩토리 클래스

클래스 구조 예시 (C#)

// 제품 인터페이스
public interface IButton
{
    void Render();
}

public interface ITextBox
{
    void Write();
}

// 구체 제품군 1
public class WindowsButton : IButton
{
    public void Render() => Console.WriteLine("Windows Button");
}

public class WindowsTextBox : ITextBox
{
    public void Write() => Console.WriteLine("Windows TextBox");
}

// 구체 제품군 2
public class MacOSButton : IButton
{
    public void Render() => Console.WriteLine("MacOS Button");
}

public class MacOSTextBox : ITextBox
{
    public void Write() => Console.WriteLine("MacOS TextBox");
}

// 추상 팩토리
public interface IGUIFactory
{
    IButton CreateButton();
    ITextBox CreateTextBox();
}

// 구체 팩토리
public class WindowsGUIFactory : IGUIFactory
{
    public IButton CreateButton() => new WindowsButton();
    public ITextBox CreateTextBox() => new WindowsTextBox();
}

public class MacOSGUIFactory : IGUIFactory
{
    public IButton CreateButton() => new MacOSButton();
    public ITextBox CreateTextBox() => new MacOSTextBox();
}

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구현 예시

인터페이스를 사용하여 제품 간 공유 프로퍼티 및 로직 정

 

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IProduct 인터페이스

public interface IProduct
{
    public string ProductName { get; set; }
    
    public void Initialize();
}
 
public abstract class Factory : MonoBehaviour
{
    public abstract IProduct GetProduct(Vector3 position);
    // 모든 공장이 공유하는 메서드
    // …
}

 

IProduct는 생성되는 제품의 공통된 인터페이스입니다.

• ProductName 속성
  • 제품 이름을 외부에서 설정하거나 읽기 위한 속성입니다.
• Initialize( ) 메서드
  • 각 제품에 필요한 초기화 로직을 담기 위한 메서드입니다.

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Factory 추상 클래스

public class ConcreteFactoryA : Factory
{
    [SerializeField] 
    private ProductA productPrefab;
    
    public override IProduct GetProduct(Vector3 position)
    {
        // 프리팹 인스턴스를 생성하고 제품 컴포넌트 가져오기
        GameObject instance 
            = Instantiate(productPrefab.gameObject, position, Quaternion.identity);
       
        ProductA newProduct = instance.GetComponent<ProductA>();
        
        // 각 제품에 자체 로직 포함
        newProduct.Initialize();
        
        return newProduct;
    }
}

 

Factory는 추상 클래스이며, 팩토리의 기본 템플릿을 정의합니다.

• GetProduct(position) 메서드
  • 제품을 생성할 위치를 받아 제품을 반환합니다.
• abstract 키워드
  • 이 메서드는 abstract 키워드로 정의되어 있기 때문에, 상속받는 클래스에서 반드시 구현해야 합니다.

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IProduct 구현부를 가지는 ProductA 클래스

public class ProductA : MonoBehaviour, IProduct
{
    [SerializeField] 
    private string productName = "ProductA";
    
    public string ProductName { get => productName; set => productName = value ; }
    private ParticleSystem particleSystem;
    
    public void Initialize()
    {
        // 이 제품에 대한 모든 고유 로직
        gameObject.name = productName;
        particleSystem = GetComponentInChildren<ParticleSystem>();
        particleSystem?.Stop();
        particleSystem?.Play();
    }
}

 

ProductA는 IProduct를 구현한 실제 제품 클래스입니다.

게임 내에서 시각적 / 기능적 효과가 포함된 제품의 실제 구현체입니다.

• ProductName
  • 제품의 이름을 관리합니다.
• Initialize( )
  • 생성된 오브젝트의 초기 상태를 설정합니다.

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Factory 추상클래스를 상속받는 ConcreteFactoryA 클래스

public class ConcreteFactoryA : Factory
{
    [SerializeField]
    private ProductA productPrefab;
    
    public override IProduct GetProduct(Vector3 position)
    {
        // 프리팹 인스턴스를 생성하고 제품 컴포넌트 가져오기
        GameObject instance 
            = Instantiate(productPrefab.gameObject, position, Quaternion.identity);
            
        ProductA newProduct = instance.GetComponent<ProductA>();
        
        // 각 제품에 자체 로직 포함
        newProduct.Initialize();
        
        return newProduct;
    }
}

 

ConcreteFactoryA는 Factory 추상 클래스를 구현한 구체적인 팩토리 클래스입니다.

프리팹 기반 제품 생성 로직을 구체 팩토리에서 캡슐화한 구조입니다.

• ProductPrefab
  • 유니티 인스펙터에서 할당되는 생성한 제품의 프리팹입니다.
• GetProduct( )의 수행
  • productPrefab을 지정한 위치에 인스턴스화합니다.
  • 인스턴스에서 ProductA 컴포넌트를 가져옵니다.
  • 제품 고유 로직을 포함한 Initialize( ) 메서드를 호출합니다.
  • 최종적으로 생성된 제품을 IProduct 인터페이스로 반환합니다.

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팩토리 패턴 예시

마우스로 씬을 클릭하면 녹색 또는 붉은색 공(객체)가 생기는 쌤플 씬입니다.

Factory 패턴 쌤플 씬

public class ClickToCreate : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private LayerMask layerToClick;
    [SerializeField] private Vector3 offset;
    [SerializeField] Factory[] factories;

    private Factory factory;

    private void Update()
    {
        GetProductAtClick();
    }

    private void GetProductAtClick()
    {
        // check click with raycast
        if (Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
            // choose a random factory
            factory = factories[Random.Range(0, factories.Length)];

            // instantiate product at raycast intersection
            Ray ray = Camera.main.ScreenPointToRay(Input.mousePosition);
            RaycastHit hitInfo;

            if (Physics.Raycast(ray, out hitInfo, Mathf.Infinity, layerToClick)
                && factory != nu1l)
            {
                factory.GetProduct(hitInfo.point + offset);
            }
        }
    }
}