[디자인패턴] 브릿지 패턴 (Bridge Pattern)

1. 브릿지 패턴 정의

구현부에서 추상층을 분리하여 각자 독립적으로 변형할 수 있게 하는 패턴이다.

💡 브릿지 패턴 (Bridge Pattern)
객체의 구현부(implementation)와 추상층(abstraction)을 분리하여 각각 독립적으로 변형할 수 있게 하는 구조적인 디자인 패턴 중 하나이다. 이 패턴은 서로 독립된 두 개의 계층이 서로 연결되어 동작하게 하는 것을 중점으로 한다.

'bridge' 란 '다리' 라는 의미로 다음의 두 장소에서 연결하는 역할을 한다.

기능의 클래스 계층
구현의 클래스 계층

2. 클래스 계층의 두 가지 역할

(1) 기능을 추가하는 '기능의 클래스 계층에서 연결'

Pizza 라는 클래스에 새로운 기능을 추가하고 싶을 때, CheesePizza 하위 클래스를 생성한다.

그리고 CheesePizza 클래스에 새로운 기능을 또 추가한다고 가정하면 다음과 같이 계층이 한층 더 깊어진다.

Pizza
∟ CheesePizza
∟ CheddarCheesePizza

위의 계층은 기능을 추가하기위해 만들어졌다. 이를 기능의 클래스 계층이라 한다.

상위 클래스는 기본적인 기능을 가지고 있다.
하위 클래스에서 새로운 기능을 추가한다.

이렇게 새로운 기능을 추가하고 싶을 때, 클래스 계층 안에서 가장 적합한 클래스를 찾아 그 하위 클래스를 만들고, 원하는 기능을 추가한 새로운 클래스를 생성하는 것이 기능의 클래스 계층이다.

(2) 구현을 추가하는 '구현의 클래스 계층에서 연결'

상위 추상 클래스를 구현하여 하위 클래스 ConcreteClassA 를 생성하면 다음과 같은 계층이 만들어진다.

또 다른 구현을 추가하면 다음과 같이 AbstractClass 를 구현한 또 다른 클래스 ConcreteClassB 가 생성된다.

AbstractClass
⊢ ConcreteClassA
∟ ConcreteClassB

위의 계층은 기능을 추가하기 위해서 만들어진게 아니다. 다음과 같은 역할 분담을 위해 계층이 사용되어 구현의 클래스 계층이라 한다.

상위 클래스는 추상 메소드로 인터페이스를 규정한다.
하위 클래스는 구상 메소드로 그 인터페이스를 구현한다.

이렇게 새로운 구현을 추가하고 싶을 때, AbstractClass 의 하위 클래스를 만들고 추상 메소드를 구현하는 것이 구현의 클래스 계층이다.

(3) 클래스 계층의 분리, 그리고 연결하는 다리

정리하면 하위클래스를 만들고자할때 의도를 확인해야한다.

기능을 추가하는 것인가?
구현을 추가하는 것인가?

클래스 계층이 하나라면 기능의 클래스 계층과 구현의 클래스 계층이 혼재하게된다.

그래서 두 개의 독립된 클래스 계층으로 나눈다.

이 때, 그 두 클래스 계층 사이에 다리를 놓을 필요가 있는데, 이 역할을 하는 것이 브릿지(bridge) 패턴이다.

3. 예제 프로그램

Bridge 패턴을 사용해 컴퓨터를 설명한다. 컴퓨터는 기능과 운영체제(OS)로 나뉘며 여기서 기능은 추상화의 한 측면이고, 운영체제는 이를 구체화하는 구현자 역할을 한다.

클래스 계층	역할	이름	내용
기능의 클래스 계층	Abstraction (추상화)	Computer 클래스	Computer 의 기능, 추상화 역할
기능의 클래스 계층	RefinedAbstraction (세부적인 추상화)	Desktop 클래스	Computer 에 '고성능 그래픽'이라는 세부적인 기능을 추가한 Desktop 클래스
기능의 클래스 계층	RefinedAbstraction (세부적인 추상화)	Laptop 클래스	Computer 에 '접을수 있다'는 세부적인 기능을 추가한 Laptop 클래스
구현의 클래스 계층	Implementor (구현자)	OperatingSystem 인터페이스	구현자 인터페이스, 추상화를 실제로 구현하는 역할
구현의 클래스 계층	ConcreteImplementor (구체적인 구현자)	Windows 클래스	OperatingSystem 인터페이스를 구현한 구체적인 OS 클래스
구현의 클래스 계층	ConcreteImplementor (구체적인 구현자)	MacOS 클래스	OperatingSystem 인터페이스를 구현한 구체적인 OS 클래스
-	Client	ComputerBridgeTest 실행 클래스	동작 테스트용 클래스

4. Bridge 패턴의 클래스 다이어그램

Abstraction 은 Implementor에 대한 참조(impl)를 가지고 있다.

Abstraction 의 메소드가 호출되면 해당 메소드는 Implementor 의 메소드를 호출한다.

실제 구현은 ConcreteImplementor 에서 이루어지므로 Abstraction 과 Implementor 는 독립적으로 확장될 수 있다.

Abstraction (추상화)
- 기능의 클래스 계층의 최상위 클래스
- 인스턴스로 Implementor(구현자) 를 가진다.
- Implementor 의 메소드를 사용하여 기본 기능만 기술된 클래스(고수준 정의)
- 예제 : Computer 클래스
RefinedAbstraction (세부적인 추상화)
- 추상화를 확장하는 세분화된 클래스로 Abstraction 에 각각 자신의 타입에 맞는 기능 추가
- 예제 : Desktop 클래스, Laptop 클래스
Implementor (구현자)
- 구현의 클래스 계층의 최상위 클래스
- Abstraction(추상화)의 인터페이스를 구현하기위한 세부사항에 해당하는 메소드를 규정
- 예제 : OperatingSystem 인터페이스
ConcreteImplementor (구체적인 구현자)
- Implementor(구현자)의 실제 구현
- 예제 : Windows 클래스, MacOS 클래스

5. 특징

(1) '기능의 클래스 계층'과 '구현의 클래스 계층'의 분리로 각각 독립적으로 확장할 수 있다.

'기능의 클래스 계층'과 '구현의 클래스 계층'을 분리함으로써 기능을 추가하고 싶으면 기능의 클래스를 추가하면 된다. 이때 '구현의 클래스 계층'은 수정할 필요가 없으며 새로 추가한 기능은 모든 구현에서 이용할 수 있다.

(2) 상속은 강한 결합이고 위임은 느슨한 결합이다.

'상속'은 클래스를 확장하지만 클래스 간의 연결을 강하게 한다. (is-a 관계)

// Desktop 클래스는 Computer 의 하위클래스(상속)로 이 관계는 부모타입의 모든 특성을 가진다.
public class Desktop extends Computer {
  // ...내용 생략
}

'위임'은 구체적인 내용을 떠넘겨 느슨하게 연결한다. (has-a관계)

// 인터페이스로 메소드만 제공할뿐 실제 구현은 OperatingSystem 을 구현한 클래스에 위임한다.
public interface OperatingSystem {
    void installOS(); 
    void runProgram();
}
// OperatingSystem 을 구현
public class Windows implements OperatingSystem {
    
    @Override
    public void installOS() {
        System.out.println("Windows 를 설치합니다.");
    }
  
    @Override
    public void runProgram() {
        System.out.println("Windows 를 실행합니다.");
    }
  
}