Joshua Bloch's Builder Pattern - kuyeol/Document GitHub Wiki

효과적인 Java 객체 생성을 위한 Builder 패턴 가이드

Builder 패턴의 개념, 장점, 실제 코드 예제

[!Tip] 많은 매개변수를 가진 객체를 어떻게 안전하고 가독성 높게 생성할 수 있을까?
Joshua Bloch가 『Effective Java』에서 제안한 Builder 패턴은
"텔레스코핑 생성자"의 단점을 극복하고,
복잡한 객체 생성을 더 읽기 쉽고 유연하며 안전하게 만들어줍니다.

1. 문제점: 텔레스코핑 생성자와 그 한계

자바에서 여러 매개변수가 필요한 객체를 생성할 때,
"텔레스코핑 생성자(Telescoping Constructor) 패턴" 을 흔히 사용합니다.
하지만, 이 방식은 다음과 같은 문제를 안고 있습니다.

[!caution] 텔레스코핑 생성자 패턴
선택적 매개변수가 늘어날수록 생성자 오버로딩이 폭증하고,
코드가 불필요하게 복잡해집니다.
특히, 매개변수가 많고 타입이 같으면 실수할 위험이 높아집니다.

예시: Book 클래스의 텔레스코핑 생성자

// 안티 패턴: 텔레스코핑 생성자
public class Book {
    private final String isbn;      // 필수
    private final String title;     // 필수
    private final String author;    // 선택
    private final int publicationYear; // 선택
    private final String description; // 선택

    public Book(String isbn, String title) {
        this(isbn, title, null);
    }
    public Book(String isbn, String title, String author) {
        this(isbn, title, author, 0);
    }
    public Book(String isbn, String title, String author, int publicationYear) {
        this(isbn, title, author, publicationYear, "N/A");
    }
    public Book(String isbn, String title, String author, int publicationYear, String description) {
        this.isbn = isbn;
        this.title = title;
        this.author = author;
        this.publicationYear = publicationYear;
        this.description = description;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
               "isbn='" + isbn + '\'' +
               ", title='" + title + '\'' +
               ", author='" + author + '\'' +
               ", publicationYear=" + publicationYear +
               ", description='" + description + '\'' +
               '}';
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 필수 매개변수만
        Book book1 = new Book("978-0321765723", "Effective Java");
        // 모든 매개변수
        Book book2 = new Book("978-1617294945", "Spring in Action", "Craig Walls", 2018, "A comprehensive guide to Spring Framework.");
        // 일부 선택 매개변수
        Book book3 = new Book("978-0134685991", "Clean Code", "Robert C. Martin", 2008);

        System.out.println(book1);
        System.out.println(book2);
        System.out.println(book3);
    }
}

출력:

Book{isbn='978-0321765723', title='Effective Java', author='null', publicationYear=0, description='N/A'}
Book{isbn='978-1617294945', title='Spring in Action', author='Craig Walls', publicationYear=2018, description='A comprehensive guide to Spring Framework.'}
Book{isbn='978-0134685991', title='Clean Code', author='Robert C. Martin', publicationYear=2008, description='N/A'}

단점 요약

[!warning]

가독성 저하: 매개변수 순서와 의미를 파악하기 어렵고, 실수하기 쉽다.

유지보수 어려움: 새로운 선택 매개변수 추가 시 생성자 추가·수정 필요.

null의 모호함: 선택 필드에 null 전달 시 코드의 의도가 불분명.

생성자 폭증: 조합만큼 생성자가 늘어나 클래스가 비대해짐.

2. 해결책: Joshua Bloch의 Builder 패턴

[!note] Builder 패턴은
객체 생성 과정을 여러 단계로 명확히 나누어
가독성과 안전성을 모두 잡을 수 있게 해줍니다.

핵심 아이디어

[!tip]

객체 내부에 static nested class로 Builder 정의

원래 객체의 생성자는 private

필수 필드는 Builder 생성자에서, 선택 필드는 메소드 체이닝으로

마지막에 build()로 객체 생성

예제: Book 클래스에 Builder 패턴 적용

import java.time.Year;

public class Book {
    private final String isbn;          // 필수
    private final String title;         // 필수
    private final String author;        // 선택
    private final Year publicationYear; // 선택
    private final String description;   // 선택

    // 1. private 생성자 (Builder로만 생성)
    private Book(Builder builder) {
        this.isbn = builder.isbn;
        this.title = builder.title;
        this.author = builder.author;
        this.publicationYear = builder.publicationYear;
        this.description = builder.description;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Book{" +
               "isbn='" + isbn + '\'' +
               ", title='" + title + '\'' +
               ", author='" + author + '\'' +
               ", publicationYear=" + publicationYear +
               ", description='" + description + '\'' +
               '}';
    }

    public static class Builder {
        private final String isbn;
        private final String title;
        private String author = null;
        private Year publicationYear = null;
        private String description = "No description available.";

        public Builder(String isbn, String title) {
            if (isbn == null || title == null) {
                throw new IllegalArgumentException("ISBN and Title cannot be null.");
            }
            this.isbn = isbn;
            this.title = title;
        }

        public Builder author(String author) {
            this.author = author;
            return this;
        }
        public Builder publicationYear(Year publicationYear) {
            this.publicationYear = publicationYear;
            return this;
        }
        public Builder description(String description) {
            this.description = description;
            return this;
        }

        public Book build() {
            return new Book(this);
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 필수 매개변수만
        Book book1 = new Book.Builder("978-0321765723", "Effective Java").build();

        // 모든 매개변수
        Book book2 = new Book.Builder("978-1617294945", "Spring in Action")
                            .author("Craig Walls")
                            .publicationYear(Year.of(2018))
                            .description("A comprehensive guide to Spring Framework.")
                            .build();

        // 일부 선택 매개변수 (순서 무관)
        Book book3 = new Book.Builder("978-0134685991", "Clean Code")
                            .publicationYear(Year.of(2008))
                            .author("Robert C. Martin")
                            .build();

        System.out.println(book1);
        System.out.println(book2);
        System.out.println(book3);
    }
}

출력:

Book{isbn='978-0321765723', title='Effective Java', author='null', publicationYear=null, description='No description available.'}
Book{isbn='978-1617294945', title='Spring in Action', author='Craig Walls', publicationYear=2018, description='A comprehensive guide to Spring Framework.'}
Book{isbn='978-0134685991', title='Clean Code', author='Robert C. Martin', publicationYear=2008, description='No description available.'}

3. Builder 패턴 사용 방법

위 코드와 같이 Builder 패턴을 사용하면,
필수 매개변수만 사용할 수도 있고,
필요에 따라 일부 또는 모든 선택 매개변수를 자유롭게 추가할 수 있습니다.

[!note] 실행 결과

필수 값만 지정 시: author, publicationYear, description은 기본값

일부 값만 지정 시: 원하는 값만 체이닝

모든 값 지정 시: 모든 필드 값 입력 가능

4. Builder 패턴의 장점 요약

[!important] 장점 정리

가독성: 어떤 필드에 어떤 값이 들어가는지 명확

유연성: 필요한 필드만 선택적으로, 순서에 상관없이 지정 가능

불변 객체 생성: build() 전까지는 미완성, 생성 후엔 불변(final)

유효성 검사: build()에서 모든 필드의 유효성 일괄 검사 가능

생성자 난립 방지: 생성자 폭증 없음

5. 언제 Builder 패턴을 선택할까?

[!important] Builder 패턴 적용 추천 상황

생성자/정적 팩토리 메소드 파라미터가 4개 이상일 때

선택적 매개변수가 많을 때

객체가 **불변(immutable)**이어야 할 때

객체 생성 과정이 복잡하거나 단계적일 때

6. Record && Builder 패턴 조합

Java의 레코드는 불변 데이터 객체 생성을 간단하게 해주지만,
선택적 필드가 많고 유연한 생성이 필요하다면 여전히 빌더 패턴이 유용합니다.

[!note] 레코드와 빌더 동시 사용

레코드는 모든 필드를 한 번에 세팅, 생성자/팩토리에서 빌더 활용 가능

선택적 필드가 많거나, 빌더 스타일 API를 원할 때 유용

import java.time.Year;

public record BookRecord(String isbn, String title, String author, Year publicationYear, String description) {

    public static class Builder {
        private final String isbn;
        private final String title;
        private String author;
        private Year publicationYear;
        private String description;

        public Builder(String isbn, String title) {
            this.isbn = isbn;
            this.title = title;
        }

        public Builder author(String author) { this.author = author; return this; }
        public Builder publicationYear(Year year) { this.publicationYear = year; return this; }
        public Builder description(String desc) { this.description = desc; return this; }

        public BookRecord build() {
            return new BookRecord(isbn, title, author, publicationYear, description);
        }
    }

    public static Builder builder(String isbn, String title) {
        return new Builder(isbn, title);
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 필수 매개변수만
        BookRecord record1 = BookRecord.builder("978-0321765723", "Effective Java").build();

        // 모든 매개변수
        BookRecord record2 = BookRecord.builder("978-1617294945", "Spring in Action")
                            .author("Craig Walls")
                            .publicationYear(Year.of(2018))
                            .description("A comprehensive guide to Spring Framework.")
                            .build();

        // 일부 선택 매개변수
        BookRecord record3 = BookRecord.builder("978-0134685991", "Clean Code")
                            .author("Robert C. Martin")
                            .publicationYear(Year.of(2008))
                            .build();

        System.out.println(record1);
        System.out.println(record2);
        System.out.println(record3);
    }
}

출력:

BookRecord[isbn=978-0321765723, title=Effective Java, author=null, publicationYear=null, description=null]
BookRecord[isbn=978-1617294945, title=Spring in Action, author=Craig Walls, publicationYear=2018, description=A comprehensive guide to Spring Framework.]
BookRecord[isbn=978-0134685991, title=Clean Code, author=Robert C. Martin, publicationYear=2008, description=null]

결론

[!important]

복잡한 객체를 우아하게 생성하고

코드의 가독성을 높이며

불변 객체를 쉽게 만들 수 있음

매개변수가 많고, 일부가 옵션이라면 빌더 패턴을 적극적으로 적용!

참고:

Effective Java, Joshua Bloch

Refactoring Guru: Builder Pattern