[Unity] 디자인 패턴 : Strategy 패턴

 

 

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

 

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전략 패턴 (Strategy Pattern)

전략 패턴은 다양한 알고리즘 또는 동작을 하나의 추상적인 접근점으로 만들어, 접근점에서 알고리즘이 서로 교환 가능하도록 하는 패턴입니다.

전략 패턴의 도식화

 

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특징

• 알고리즘의 캡슐화와 상호 교환
  • 전략 패턴은 동일 계열의 알고리즘군을 정의하고, 각각의 알고리즘을 캡슐화하여 상호 교환이 가능하도록 만듭니다.
  • 객체 내에서 알고리즘이나 동작을 래핑하고, 상황에 따라 동적으로 교체할 수 있게 합니다.
  • 전략과 다른 컴포넌트의 결합도를 낮게 유지해야 합니다.
• 동작의 유연한 변경 가능
  • 알고리즘을 사용하는 객체는 구체적인 전략 구현을 몰라도 되며, 런타임 시 알고리즘을 교체할 수 있습니다.
  • 각 전략은 자체적으로 캡슐화되어 있기 때문에, 다른 게임플레이 시스템(이벤트 시스템 등)과 어떻게 정보를 공유하고 통신할지 신중하게 디자인해야 합니다.

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사용 용도

• 많은 변형을 가진 알고리즘이 존재할 때
  • 행동들이 조금씩 다를 뿐 개념적으로 관련된 많은 클래스들이 존재할 때 유용합니다.
  • 서로 비슷하지만 세부 동작이 다른 클래스들이 많은 경우에 유용합니다.
  • 알고리즘의 변형이 필요할 때, 이러한 변형물들이 알고리즘의 상속 관계로 구현될 때 사용 가능합니다.
• 복잡한 조건문이 있을 때
  • 하나의 클래스 내에서 if - else 또는 switch로 복잡하게 분기되는 로직은 유지보수가 어려워집니다. 전략 패턴으로 분리하면 개방/폐쇄 원칙을 지킬 수 있습니다.
• 클라이언트가 알 필요 없는 알고리즘이 있을 때
  • 구현 세부사항을 감추고, 외부에서는 어떤 전략이 쓰였는지 노출하지 말아야 할때 전략 패턴을 적용합니다.

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장점

• 런타임에 동작을 유용하게 변경할 수 있습니다.
• 새로운 전략을 추가할 때, 기존 코드를 수정하지 않아도 되므로 OCP(개방 - 폐쇄 원칙)를 충실히 준수하면서 더 유연한 시스템을 만드는 것이 가능합니다.
• 각 동작(전략)이 각각의 독립된 클래스로 깔끔하게 구분되므로 테스트가 쉽고 유지보수가 용이합니다.

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단점

• 전략 클래스가 많아지면서 관리해야 할 객체 수가 증가하고 복잡도가 높아질 수 있습니다.
• 객체 간 메시지 전달 및 전략 오브젝트로 인해 메모리 오버헤드가 발생할 수 있습니다.
  • 성능이 중요한 곳에서는 다른 패턴 또는 최적화 방법을 고려하는 등 주의가 필요합니다.

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전략 패턴 사용 예시

캐릭터 이동 전략

• 주변 환경이나 파워업에 따라 플레이어 캐릭터의 이동 능력이 업그레이드되는 플랫포머 게임에 사용할 수 있습니다.
• 처음에 플레이어는 걷기와 점프만 가능하지만 나중에는 이중 점프, 대시, 날기 능력을 얻을 수 있습니다.

AI 동작

• 게임 상태나 플레이어의 행동에 따라 다른 AI 동작으로 전환할 수 있습니다.
• 플레이어의 행동에 따라 적의 상태를 공격, 방어, 순찰 전략으로 변경할 수 있습니다.

탐색 전략

• 경로 탐색 시스템을 만들었다면, 전략 패턴을 사용하면 컨텍스트에 따라 게임플레이 중에 서로 교체할 수 있는 여러 알고리즘(A*, Dijkstra의 최단 경로 등)을 정의할 수 있습니다.

공격 전략

• 플레이어나 AI가 MeleeAttack, RangedAttack, AreaEffectAttack 같은 전략으로 무기 유형을 동적으로 전환할 수 있도록 할 수 있습니다.
• 남은 체력에 따라 모드나 고유 전투 능력이 변하는 적 보스를 만들 수 있습니다.

난이도 조정

• 플레이어의 성과에 따라 게임의 난이도를 자동으로 조정할 수 있습니다. 실시간으로 변하는 '적응적 난이도' 전략을 구현할 수 있습니다.

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구현 예시 : 리팩터링 이전 코드

이 스크립트는 게임이 발전함에 따라 점점 더 복잡해지고 관리하기 어려워집니다.

새로운 능력을 추가할 때마다 기존 코드를 수정해야 하며, 이는 개방 - 폐쇄 원칙에 위반됩니다.

public class AbilityRunner : MonoBehaviour
{
   public enum Ability
   {
       RadarPulse,
       AirSupport,
       FirstAid
   }
   
   public Ability currentAbility;
   
   void Update()
   {
       if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
       {
           ActivateAbility(currentAbility);
       }
   }
   
   void ActivateAbility(Ability ability)
   {
       switch (ability)
       {
           case Ability.RadarPulse:
               // Radar Pulse
               Debug.Log(“Activating Radar Pulse”);
               break;
           case Ability.AirSupport:
               // Air Support
               Debug.Log(“Calling in Air Support”);
               break;
           case Ability.FirstAid:
               // First Aid/Healing
               Debug.Log(“Using First Aid”);
               break;
       }
   }
}

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구현 예시 : 전략 패턴 적용

Ability 추상 클래스를 생성하고, 각 특수 능력의 Ability 클래스를 구체적으로 구현합니다.

해당 스크립트에서는 스크립터블 오브젝트를 확장하지만, 다른 오브젝트도 사용 가능합니다.

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Ability 추상 클래스 정의

public abstract class Ability : ScriptableObject
{
   [SerializeField] protected string abilityName;
   
   public virtual void Use(GameObject gameObject)
   {
       Debug.Log($"Using ability : {abilityName}");
       PlaySound();
       PlayParticleFX();
   }
}

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구체 전략 클래스 예시

[CreateAssetMenu(fileName = “RadarPulseAbility”, menuName = “Abilities/RadarPulse”)]
public class RadarPulse : Ability
{
   public override void Use(GameObject gameObject)
   {
       Debug.Log(“Activating Radar Pulse”);
       // 여기에 Radar Pulse 로직 구현
   }
}
 
[CreateAssetMenu(fileName = “AirSupportAbility”, menuName = “Abilities/AirSupport”)]
public class AirSupport : Ability
{
   public override void Use(GameObject gameObject)
   {
       Debug.Log(“Calling in Air Support”);
       // 여기에 Air Support 로직 구현
   }
}
 
[CreateAssetMenu(fileName = “FirstAidAbility”, menuName = “Abilities/ FirstAid”)]
public class FirstAid : Ability
{
   public override void Use(GameObject gameObject)
   {
       Debug.Log(“Using First Aid”);
   }
}

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전략 클래스 적용

 public class AbilityRunner : MonoBehaviour
 {
 // Unity 에디터를 통해 할당
    public Ability currentAbility;
    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.Space))
        {
            currentAbility.Use(gameObject);
        }
    }
 }

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Unity 내 전략 패턴 활용 사례

Renderer Feature의 Add Render Feature 기능

Renderer Feature의 전략 패턴 도식

 

 

 

Unity의 SRP 또는 URP에서 사용자 정의 렌더링 기능을 추가하는 구조도 전략 패턴의 적용이 되어있습니다.

각 렌더링 기능이 별도 클래스로 정의되고, 필요에 따라 런타임에 주입되어 처리됩니다.