Jinwoo-Kim

Game Programmer.

프로토타입 패턴

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개요

원형이 되는 인스턴스를 사용하여 생성할 객체의 종류를 명시하고, 이렇게 만든 견본을 복사해서 새로운 객체를 생성합니다.
-Gof의 디자인 패턴, 169쪽

동기

예를 들어 게임에 나오는 몬스터마다 Ghost, Demon, Sorcerer 같이 클래스를 만들어 보자.

  • 한 가지 스포너는 한 가지 몬스터 인스턴스만 만든다고 하자
    1. 스포너 클래스의 상속 구조는 몬스터 클래스의 상속 구조를 따라가게 된다.
    2. 반복되는 코드가 많고 클래스도 많아지게 된다.
  • 프로토타입 패턴으로 해결
    1. 핵심은 어떤 객체가 자기와 비슷한 객체를 스폰할 수 있다는 점
    2. 상위 클래스인 Monster에 추상 메서드 clone()을 추가
    3. 하위 클래스에서는 자신과 자료형과 상태가 같은 새로운 객체를 반환하도록 clone()메서드를 구현

결과

현실

패턴을 써도 코드 양이 많이 줄지 않으며 현실적이지가 않다. 요즘 나오는 게임 엔진에서는 몬스터마다 클래스를 따로 만들지 않는다.

클래스 상속 구조가 복잡하면 유지보수가 힘들기 때문에 개체 종류별로 클래스를 만들기보다 컴포넌트나 타입 객체로 모델링 하는 것을 선호한다.

프로토타입 언어 패러다임

Self

Self는 객체 지향 프로그래밍에서 할 수 있는 걸 다 할 수 있지만 클래스가 없다.

  • 상태와 동작을 같이 묶어놓은 것을 OOP
  • 클래스 기반 언어는 상태와 동작 사이에 분명한 구별이 있다.
    1. 상태는 인스턴스에 들어 있고, 동작은 클래스에 있다.

  • Self에는 이런 구별이 없다. 무엇이든 객체에서 바로 찾을 수 있다.

  • 클래스 기반 언어에서의 상속
    1. 다형성을 통해 코드를 재사용하고 중복 코드를 줄일 수 있다는 장점이 있다.
  • 클래스 없이 이런 일을 수행하기 위해 셀프에는 위임(delegation) 개념이 있다.
    1. 해당 객체에서 필드나 메서드를 찾아보고 있으면 쓰고 없으면 상위 객체에서 찾는다.
    2. 상위 객체는 그냥 다른 객체 레퍼런스일 뿐이다.
    3. 상위 객체를 살펴보고 없으면 상위 객체의 상위 객체에서 찾아보고, 이를 반복한다.
    4. 다시 말해 찾아보고 없으면 상위 객체에 위임한다.
  • 클래스의 또 다른 역할은 인스턴스 생성
    1. 언어마다 다르지만 대부분 new를 통해 객체를 새로 만들 수 있다.
  • 클래스가 없기 때문에 Self에서는 프로토타입 패턴에서 본 것처럼 복제를 한다.

데이터 모델링을 위한 프로토타입

프로토타입이 단점만 있는건 아니다.

  • 시간이 지날수록 게임에서 코드보다 데이터가 차지하는 용량이 커지고 있다.
  • 기획자는 몬스터와 아이템 속성을 파일 어딘가에 정의해야 한다.
  • 이럴 때 많이 사용하는 방법 중 하나가 JSON
    1. 예를 들어 고블린은 이런 식으로 정의 될 수 있다.
{
	"이름": "고블린 보병",
	"기본체력": "20",
	"최대체력": "30",
	"내성": ["추위", "독"],
	"약점": ["불","빛"]
}
  • 고블린 형제들도 다음과 같이 데이터로 만들 수 있다.
{
    "이름": "고블린 마법사",
    "기본체력": "20",
    "최대체력": "30",
    "내성": ["추위","독"],
    "약점": ["불","빛"],
    "마법": ["화염구", "번개 화살"]
}

{
    "이름": "고블린 궁수",
    "기본체력": "20",
    "최대체력": "30",
    "내성": ["추위","독"],
    "약점": ["불","빛"],
    "공격방법": "단궁"
}
  • 개체에 중복이 많은 것을 알 수 있다.
    1. 코드였다면 Goblin 추상 자료형을 만들어 재사용
    2. JSON에는 이런 개념이 없다.
  • 객체에 ‘프로토타입’ 필드가 있어서, 여기에서 위임하는 다른 객체의 이름을 찾을 수 있다고 하자.
    1. 첫 번째 객체에서 원하는 속성이 없다면 프로토타입 필드가 가리키는 객체에서 대신 찾는다.
    2. 프로토타입 필드는 실제 데이터가 아닌 메타데이터
{
    "이름": "고블린 보병",
    "기본체력": "20",
    "최대체력": "30",
    "내성": ["추위","독"],
    "약점": ["불","빛"]
}

{
    "이름": "고블린 마법사",
    "프로토타입": "고블린 보병",
    "마법": ["화염구","번개 화살"]
}

{
    "이름": "고블린 궁수",
    "프로토타입": "고블린 보병",
    "공격방법": "단궁"
}

이런식으로 중복을 제거하여 몬스터나 아이템 등의 데이터를 쉽게 정의할 수 있다.

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