State Pattern 트러블슈팅 완벽 가이드

State Pattern 구현 시 자주 발생하는 문제들과 해결 방법을 실전 코드로 배웁니다. 상태 전이 오류, 메모리 누수, 동시성 문제 등 실무에서 마주치는 트러블슈팅 가이드입니다.

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들어가며

이 글에서는 State Pattern 트러블슈팅 완벽 가이드에 대해 상세히 알아보겠습니다. 총 10가지 주요 개념을 다루며, 각각의 개념에 대한 설명과 실제 코드 예제를 함께 제공합니다.

목차

1. 상태_전이_누락_방지
2. 상태_객체_재사용
3. 순환_참조_방지
4. 비동기_상태_전이_처리
5. 상태_히스토리_추적
6. 잘못된_상태_전이_방지
7. 상태_데이터_캡슐화
8. 동시성_문제_해결
9. 상태_전이_검증
10. 이벤트_큐잉_처리

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1. 상태 전이 누락 방지

개요

State Pattern에서 가장 흔한 실수는 특정 상태에서 처리되지 않은 이벤트입니다. 모든 상태가 모든 이벤트를 처리하도록 타입으로 강제합니다.

코드 예제

interface State {
  connect(): State;
  disconnect(): State;
  send(data: string): State;
}

class ConnectedState implements State {
  connect() { return this; }
  disconnect() { return new DisconnectedState(); }
  send(data: string) {
    console.log(`전송: ${data}`);
    return this;
  }
}

설명

인터페이스로 모든 메서드를 강제하면 컴파일 시점에 누락된 상태 전이를 발견할 수 있습니다.

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2. 상태 객체 재사용

개요

매번 새로운 상태 객체를 생성하면 메모리 낭비가 발생합니다. Flyweight 패턴으로 상태 객체를 재사용합니다.

코드 예제

class StateFactory {
  private static connected = new ConnectedState();
  private static disconnected = new DisconnectedState();

  static getConnected() { return this.connected; }
  static getDisconnected() { return this.disconnected; }
}

class Connection {
  state = StateFactory.getDisconnected();
}

설명

싱글톤으로 상태 객체를 관리하여 메모리 효율을 높이고 객체 생성 비용을 줄입니다.

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3. 순환 참조 방지

개요

Context와 State가 서로를 참조하면 메모리 누수가 발생할 수 있습니다. WeakMap을 사용해 순환 참조를 방지합니다.

코드 예제

class Connection {
  private state: State;
  private stateData = new WeakMap();

  setState(newState: State) {
    this.state = newState;
  }

  setData(key: string, value: any) {
    this.stateData.set(this.state, { key, value });
  }
}

설명

WeakMap은 키가 참조되지 않으면 자동으로 가비지 컬렉션되어 메모리 누수를 방지합니다.

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4. 비동기 상태 전이 처리

개요

비동기 작업 중 상태가 변경되면 예상치 못한 동작이 발생합니다. 상태 버전 관리로 race condition을 방지합니다.

코드 예제

class AsyncConnection {
  private state: State;
  private stateVersion = 0;

  async connect() {
    const version = ++this.stateVersion;
    await delay(1000);

    if (version === this.stateVersion) {
      this.state = StateFactory.getConnected();
    }
  }
}

설명

상태 변경 시 버전을 증가시켜 오래된 비동기 작업의 상태 변경을 무시합니다.

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5. 상태 히스토리 추적

개요

디버깅 시 상태 변경 이력을 추적하면 문제를 빠르게 찾을 수 있습니다. 간단한 히스토리 스택을 구현합니다.

코드 예제

class StatefulConnection {
  private state: State;
  private history: State[] = [];

  setState(newState: State) {
    this.history.push(this.state);
    this.state = newState;
    if (this.history.length > 10) {
      this.history.shift();
    }
  }

  getHistory() { return this.history; }
}

설명

최근 10개의 상태 변경을 저장하여 디버깅할 때 상태 전이 흐름을 파악할 수 있습니다.

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6. 잘못된 상태 전이 방지

개요

연결되지 않은 상태에서 데이터를 전송하면 에러가 발생합니다. Guard 조건으로 잘못된 전이를 차단합니다.

코드 예제

class DisconnectedState implements State {
  connect() { return StateFactory.getConnected(); }
  disconnect() { return this; }

  send(data: string): State {
    throw new Error('연결되지 않음');
  }
}

class SafeConnection {
  canSend() { return this.state instanceof ConnectedState; }
}

설명

각 상태에서 불가능한 동작은 명시적으로 에러를 발생시켜 잘못된 사용을 방지합니다.

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7. 상태 데이터 캡슐화

개요

상태별로 필요한 데이터가 다를 때 Context에 모든 데이터를 두면 복잡해집니다. 각 상태가 자신의 데이터를 관리합니다.

코드 예제

class ConnectedState implements State {
  constructor(private socket: WebSocket) {}

  send(data: string) {
    this.socket.send(data);
    return this;
  }

  disconnect() {
    this.socket.close();
    return StateFactory.getDisconnected();
  }
}

설명

상태가 필요한 데이터를 직접 소유하면 Context가 단순해지고 응집도가 높아집니다.

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8. 동시성 문제 해결

개요

여러 스레드에서 상태를 변경하면 race condition이 발생합니다. Lock을 사용해 상태 변경을 동기화합니다.

코드 예제

class ThreadSafeConnection {
  private state: State;
  private lock = false;

  async setState(newState: State) {
    while (this.lock) await delay(10);
    this.lock = true;
    this.state = newState;
    this.lock = false;
  }
}

설명

간단한 락 메커니즘으로 동시에 여러 상태 변경이 일어나는 것을 방지합니다.

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9. 상태 전이 검증

개요

허용되지 않은 상태 전이를 실행 전에 검증하면 버그를 조기에 발견할 수 있습니다. 전이 테이블로 검증합니다.

코드 예제

const transitions = {
  Disconnected: ['Connected'],
  Connected: ['Disconnected', 'Reconnecting'],
  Reconnecting: ['Connected', 'Disconnected']
};

function canTransition(from: string, to: string) {
  return transitions[from]?.includes(to) ?? false;
}

설명

허용된 상태 전이를 명시적으로 정의하여 잘못된 전이를 사전에 차단합니다.

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10. 이벤트 큐잉 처리

개요

상태 전이 중 발생한 이벤트는 손실될 수 있습니다. 큐를 사용해 전이 중 이벤트를 보관합니다.

코드 예제

class QueuedConnection {
  private state: State;
  private eventQueue: Array<() => void> = [];
  private transitioning = false;

  async handleEvent(event: () => void) {
    if (this.transitioning) {
      this.eventQueue.push(event);
    } else {
      await event();
      this.processQueue();
    }
  }
}

설명

상태 전이 중 발생한 이벤트를 큐에 저장했다가 전이 완료 후 순차적으로 처리합니다.

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마치며

이번 글에서는 State Pattern 트러블슈팅 완벽 가이드에 대해 알아보았습니다. 총 10가지 개념을 다루었으며, 각각의 사용법과 예제를 살펴보았습니다.

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