[Design Pattern] Bridge Pattern - 브릿지 패턴

Bridge Pattern

브리지 패턴(Bridge Pattern)은 소프트웨어 디자인 패턴 중 하나로, 구현부와 추상화된 인터페이스(기능) 를 분리하여 서로 독립적으로 변경할 수 있도록 하는 패턴입니다.

• 이 패턴은 구조 패턴(Structural Pattern) 중 하나로, 시스템을 더 모듈화하고 유지보수성을 높이기 위해 사용됩니다.

• Abstraction
  • High Level Layer
  • 어플리케이션의 Interface 혹은 UI
• Implementor
  • 어플리케이션에서 돌아가는 실제 구현 코드

Abstraction만 볼 수 있고 실제 Implementor은 숨길 수 있는 구조입니다.
외부에서 보여지는 것과 내부 Implementor를 분리하고자 할 떄 사용하기 좋습니다.

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Bridege Pattern: Example 1

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Class 계층의 혼재와 분리

우리가 하위 클래스를 만드려고 할 때, 자신의 의도를 다음과 같이 생각해볼 필요가 있습니다.
기능을 추가하려는 의도인건지, 수행하려는 의도인건지?

• 클래스 계층이 하나라면 기능의 클래스 계층과 구현의 클래스 계층이 하나의 계층 구조 안에 혼재될 수 있습니다.
• 이렇게 되면 클래스 계층을 복잡하게 하여 예측을 어렵게 하기도 합니다.
• 또한 하위 클래스를 만드려고 할 때 클래스 계층의 어디에 만들어야 할지 해매게 됩니다.
• 기능의 클래스 계층, 구현의 클래스 계층을 두개의 독립된 클래스 계층으로 분리하는것이 필요합니다.
• 근데, 단순히 분리해버리면 흩어지기 때문에 두 개의 클래스 계층 사이에 다리를 놓아줄 필요가 있습니다. → 이 다리를 Bridge Pattern으로 놓아줍니다.

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Bridge Pattern

• Abstraction과 Implementor를 분리해서 independent하게 만듭니다.
• Abstraction과 Implementor 사이에 다리를 놓는 역할 입니다.

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Bridge Pattern: Example 2

• Animal을 Boat, Car, Airplane 중에 태워야 합니다.
• Class 구조 고려하지 않고 코딩을 한다면 Animal 2종류 운송수단 3종류, 즉 6(2x3=6)가지 클래스를 따로 만들어줘야 하는 문제가 생깁니다.
• 만약 여기서 더 많은 종류가 생기면 복잡해집니다. 이때 Bridge Pattern을 생각해볼 수 있습니다.

• Vehicle class를 만들어 Base class로 삼고 Boat, Car, Airplane class는 Vehicle class를 상속받습니다.
• Vehicle class는 Animal을 property로 갖고 있습니다.
• Vehicle과 Animal 둘 사이의 관계가 이어지면서 Bridge로 봅니다.

 

# Animal classes
class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print('a cat ', end='')

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print('a dog ', end='')

• Animal에서 상속받은 Cat과 Dog class가 존재합니다.
• 모두 speak 함수가 존재합니다.

 

# Vehicle classes
class Vehicle:
    def __init__(self, animal: Animal):
        self.animal = animal

    def start(self):
        pass

class Car(Vehicle):
    def start(self):
        self.animal.speak()
        print('drives a car')

class Boat(Vehicle):
    def start(self):
        self.animal.speak()
        print('sails a boat')

class Airplane(Vehicle):
    def start(self):
        self.animal.speak()
        print('flies an airplane')

• Vehicle class는 내부에 Animal Object가 존재합니다.
• start 함수도 존재합니다.
• Car, Boat, Airplane class는 Vehicle을 상속 받습니다.

 

# Usage example
cat = Cat()
boat = Boat(cat)
boat.start()  # 출력: a cat sails a boat

• Cat object인 cat을 생성합니다.
• Boat object인 boat 생성후 인자로 cat을 넘겨줍니다.
• boat를 출발시키면 boat를 탄 cat의 결과를 출력합니다.

 

dog = Dog()
car = Car(dog)
car.start()  # 출력: a dog drives a car

• Dog object인 dog을 생성합니다.
• Car object인 car 생성후 인자로 dog을 넘겨줍니다.
• car를 출발시키면 car를 탄 dog의 결과를 출력합니다.

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Bridge Pattern: Example 3

# Abstraction 역할의 Car class
class Car:
    def __init__(self, power: Power):
        self.power = power

    def drive(self):
        self.power.powerUp()

    def stop(self):
        self.power.powerDown()

class Sedan(Car):
    def sedanOnlyFn(self):
        print('sedan only')

• Abstraction 역할의 Car class 입니다.
• 내부 Property로 power를 가집니다.
• Sedan은 Car 종류로 상속 받습니다.
• Drive, Stop 함수가 있습니다.
• Drive 함수는 PowerUp, Stop 함수는 PowerDown을 호출합니다.

 

# Implementor 역할의 Power class
class Power:
    def powerUp(self):
        pass

    def powerDown(self):
        pass

class Engine(Power):
    def powerUp(self):
        print('engine power up')

    def powerDown(self):
        print('engine power down')

class Motor(Power):
    def powerUp(self):
        print('motor power up')

    def powerDown(self):
        print('motor power down')

• Implementor 역할의 Power Class 입니다.
• Engine, Motor는 Power 종류로 상속 받습니다.
• PowerUp, PowerDown 함수가 있습니다.

 

# Usage example
sedan = Sedan(Motor())
sedan.drive()         # 출력: motor power up
sedan.stop()          # 출력: motor power down
sedan.sedanOnlyFn()   # 출력: sedan only

• Sedan 객체를 만들고 argument로 Power의 자식 Class은 Motor를 넘겨줍니다.
• Sedan.drive하여 powerUp 함수를 호출 합니다.
• Sedan.stop하여 powerDown을 호출 합니다.
• sedanOnlyFN을 호출합니다.
• 내부 Implementor는 Motor이지만 그 외부는 Sedan이라는 Output이 나옵니다.

Bridge Pattern은 겉에서 보여지는 Abstraction과 내부 Implementor를 구분해서 Bridge로 연결하는 역할을 합니다.

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분리해 두면 확장이 편해집니다

• Bridge pattern은 기능의 Class, 구현의 Class 계층을 분리합니다.
• 이 두개의 클래스 계층을 분리해 두면 각각의 클래스 계층을 독립적으로 확장할 수 있습니다.
• 기능을 추가하고 싶으면 기능의 클래스 계층에 클래스를 추가할 수 있고, 이떄 구현의 클래스 계층은 전혀 수정할 필요가 없습니다.
• 새로 추가한 기능은 모든 구현에 대해 이용할 수 있습니다.

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상속은 견고한 연결, 위임은 느슨한 연결

• 상속은 클래스를 확장하기 위해 편리한 방법이지만 클래스간 연결을 강하게 고정시킵니다.

class SomethingGood(Something)

• SomethingGood 클래스는 Something 클래스의 하위 클래스가 되며, 이 관계는 소스코드를 고쳐쓰지 않는 한 봐꿀수 없는 매우 견고한 연결이 됩니다.
• 만약, 클래스간 관계를 척척 봐꾸고 싶을떄 상속을 사용하는 것은 부적절 할수 있습니다. 교체할 때마다 소스코드를 변경할 수 없기 떄문입니다.
• 이러한 경우엔 ‘상속’이 아니라 ‘위임’을 사용하는것이 적절합니다.
• 새로운 concrete implementor를 만들더라도 인스턴스만 abstraction으로 넘겨주면 소스코드 수정이 필요없이 바로 연결됩니다.

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