[Design Pattern] Bridge - 브릿지 패턴

브릿지 패턴(Bridge Pattern)은 추상화(Abstraction)와 구현(Implementation)을 분리하여 각각 독립적으로 변형할 수 있게 하는 구조적 디자인 패턴이다. 이 패턴은 상속 대신 합성을 사용하여 두 차원의 변화를 독립적으로 관리할 수 있게 해주며, 런타임에 구현을 교체할 수 있는 유연성을 제공한다.

개요

브릿지 패턴의 정의

브릿지 패턴은 하나의 추상적 개념에 대해 여러 구현이 가능할 때, 추상화 계층과 구현 계층을 분리하여 별도의 클래스 계층으로 발전시키는 패턴이다. 이 두 계층은 “브릿지"를 통해 연결되어, 서로 독립적으로 확장될 수 있다.

패턴의 필요성 및 사용 사례

브릿지 패턴은 다음과 같은 상황에서 유용하다:

다차원 확장: 추상화와 구현 두 방향으로 확장이 필요할 때
플랫폼 독립성: 동일한 추상화를 다양한 플랫폼에서 사용해야 할 때
구현 교체: 런타임에 구현을 동적으로 변경해야 할 때
클래스 폭발 방지: 상속으로 인한 서브클래스 급증을 방지하고 싶을 때

클래스 폭발 문제 예시

상속만 사용할 경우:

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Shape
├── Circle
│   ├── RedCircle
│   ├── BlueCircle
│   └── GreenCircle
├── Square
│   ├── RedSquare
│   ├── BlueSquare
│   └── GreenSquare
└── ...

브릿지 패턴 사용 시:

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Shape (추상화)        Color (구현)
├── Circle            ├── Red
├── Square            ├── Blue
└── ...               └── Green

패턴의 장점과 단점

장점	단점
추상화와 구현의 독립적 확장	복잡성 증가 (클래스 수 증가)
런타임 구현 교체 가능	단일 차원 변화에는 과도한 설계
클래스 폭발 문제 해결	초기 설계 비용 증가
플랫폼 독립적 코드 작성 가능	이해하기 어려울 수 있음

브릿지 패턴의 구성 요소

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│          Abstraction                │
├─────────────────────────────────────┤
│ - implementor: Implementor          │
├─────────────────────────────────────┤
│ + operation()                       │
│   └── implementor.operationImpl()   │
└─────────────────────────────────────┘
              │
              │ has-a (bridge)
              ▼
┌─────────────────────────────────────┐
│       <<interface>>                 │
│        Implementor                  │
├─────────────────────────────────────┤
│ + operationImpl()                   │
└─────────────────────────────────────┘
              △
              │
     ┌────────┴────────┐
     │                 │
┌─────────────┐  ┌─────────────┐
│ ConcreteA   │  │ ConcreteB   │
├─────────────┤  ├─────────────┤
│+operationIm │  │+operationIm │
└─────────────┘  └─────────────┘

1. Abstraction (추상화)

고수준의 제어 로직 정의
Implementor에 대한 참조 유지
클라이언트가 사용하는 인터페이스

2. RefinedAbstraction (정제된 추상화)

Abstraction을 확장한 변형
추가적인 고수준 기능 제공

3. Implementor (구현자)

구현 클래스들의 인터페이스 정의
Abstraction과 다른 인터페이스를 가질 수 있음

4. ConcreteImplementor (구체적 구현자)

Implementor 인터페이스의 구체적 구현
플랫폼별 또는 특정 방식의 구현

구현 예제

Python 예제 - 리모컨과 디바이스

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# 42jerrykim.github.io에서 더 많은 정보를 확인 할 수 있다

from abc import ABC, abstractmethod

# Implementor - 디바이스 인터페이스
class Device(ABC):
    @abstractmethod
    def is_enabled(self) -> bool:
        pass
    
    @abstractmethod
    def enable(self) -> None:
        pass
    
    @abstractmethod
    def disable(self) -> None:
        pass
    
    @abstractmethod
    def get_volume(self) -> int:
        pass
    
    @abstractmethod
    def set_volume(self, volume: int) -> None:
        pass
    
    @abstractmethod
    def get_channel(self) -> int:
        pass
    
    @abstractmethod
    def set_channel(self, channel: int) -> None:
        pass

# ConcreteImplementor - TV
class TV(Device):
    def __init__(self):
        self._on = False
        self._volume = 30
        self._channel = 1
    
    def is_enabled(self) -> bool:
        return self._on
    
    def enable(self) -> None:
        self._on = True
        print("TV: 전원 켜짐")
    
    def disable(self) -> None:
        self._on = False
        print("TV: 전원 꺼짐")
    
    def get_volume(self) -> int:
        return self._volume
    
    def set_volume(self, volume: int) -> None:
        self._volume = max(0, min(100, volume))
        print(f"TV: 볼륨 {self._volume}")
    
    def get_channel(self) -> int:
        return self._channel
    
    def set_channel(self, channel: int) -> None:
        self._channel = channel
        print(f"TV: 채널 {self._channel}")

# ConcreteImplementor - Radio
class Radio(Device):
    def __init__(self):
        self._on = False
        self._volume = 20
        self._channel = 87  # FM 주파수
    
    def is_enabled(self) -> bool:
        return self._on
    
    def enable(self) -> None:
        self._on = True
        print("Radio: 전원 켜짐")
    
    def disable(self) -> None:
        self._on = False
        print("Radio: 전원 꺼짐")
    
    def get_volume(self) -> int:
        return self._volume
    
    def set_volume(self, volume: int) -> None:
        self._volume = max(0, min(100, volume))
        print(f"Radio: 볼륨 {self._volume}")
    
    def get_channel(self) -> int:
        return self._channel
    
    def set_channel(self, channel: int) -> None:
        self._channel = channel
        print(f"Radio: FM {self._channel}")

# Abstraction - 기본 리모컨
class RemoteControl:
    def __init__(self, device: Device):
        self._device = device
    
    def toggle_power(self) -> None:
        if self._device.is_enabled():
            self._device.disable()
        else:
            self._device.enable()
    
    def volume_up(self) -> None:
        self._device.set_volume(self._device.get_volume() + 10)
    
    def volume_down(self) -> None:
        self._device.set_volume(self._device.get_volume() - 10)
    
    def channel_up(self) -> None:
        self._device.set_channel(self._device.get_channel() + 1)
    
    def channel_down(self) -> None:
        self._device.set_channel(self._device.get_channel() - 1)

# RefinedAbstraction - 고급 리모컨
class AdvancedRemoteControl(RemoteControl):
    def mute(self) -> None:
        self._device.set_volume(0)
        print("음소거 활성화")
    
    def set_channel_direct(self, channel: int) -> None:
        self._device.set_channel(channel)
        print(f"채널 {channel}로 직접 이동")

# 사용 예제
if __name__ == "__main__":
    print("=== TV with Basic Remote ===")
    tv = TV()
    tv_remote = RemoteControl(tv)
    tv_remote.toggle_power()
    tv_remote.volume_up()
    tv_remote.channel_up()
    
    print("\n=== Radio with Advanced Remote ===")
    radio = Radio()
    radio_remote = AdvancedRemoteControl(radio)
    radio_remote.toggle_power()
    radio_remote.set_channel_direct(91)
    radio_remote.mute()
    
    print("\n=== TV with Advanced Remote ===")
    tv_advanced = AdvancedRemoteControl(tv)
    tv_advanced.set_channel_direct(5)
    tv_advanced.mute()

Java 예제 - 도형과 색상

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// Implementor - 색상 인터페이스
interface Color {
    String fill();
    String getColorName();
}

// ConcreteImplementor - Red
class Red implements Color {
    @Override
    public String fill() {
        return "빨간색으로 채우기";
    }
    
    @Override
    public String getColorName() {
        return "빨간색";
    }
}

// ConcreteImplementor - Blue
class Blue implements Color {
    @Override
    public String fill() {
        return "파란색으로 채우기";
    }
    
    @Override
    public String getColorName() {
        return "파란색";
    }
}

// ConcreteImplementor - Green
class Green implements Color {
    @Override
    public String fill() {
        return "초록색으로 채우기";
    }
    
    @Override
    public String getColorName() {
        return "초록색";
    }
}

// Abstraction - 도형
abstract class Shape {
    protected Color color;  // Bridge
    
    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }
    
    abstract void draw();
    abstract String getName();
}

// RefinedAbstraction - Circle
class Circle extends Shape {
    private int radius;
    
    public Circle(int radius, Color color) {
        super(color);
        this.radius = radius;
    }
    
    @Override
    void draw() {
        System.out.println("원 그리기 (반지름: " + radius + ")");
        System.out.println("  " + color.fill());
    }
    
    @Override
    String getName() {
        return color.getColorName() + " 원";
    }
}

// RefinedAbstraction - Rectangle
class Rectangle extends Shape {
    private int width;
    private int height;
    
    public Rectangle(int width, int height, Color color) {
        super(color);
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
    
    @Override
    void draw() {
        System.out.println("사각형 그리기 (" + width + " x " + height + ")");
        System.out.println("  " + color.fill());
    }
    
    @Override
    String getName() {
        return color.getColorName() + " 사각형";
    }
}

// RefinedAbstraction - Triangle
class Triangle extends Shape {
    public Triangle(Color color) {
        super(color);
    }
    
    @Override
    void draw() {
        System.out.println("삼각형 그리기");
        System.out.println("  " + color.fill());
    }
    
    @Override
    String getName() {
        return color.getColorName() + " 삼각형";
    }
}

// 사용 예제
public class BridgeDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 다양한 도형과 색상 조합
        Shape[] shapes = {
            new Circle(10, new Red()),
            new Circle(5, new Blue()),
            new Rectangle(4, 6, new Green()),
            new Triangle(new Red())
        };
        
        System.out.println("=== 도형 그리기 ===\n");
        for (Shape shape : shapes) {
            System.out.println(shape.getName() + ":");
            shape.draw();
            System.out.println();
        }
    }
}

C# 예제 - 메시지와 발송 방법

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using System;

// Implementor - 메시지 발송 인터페이스
public interface IMessageSender
{
    void Send(string title, string body);
    string GetSenderType();
}

// ConcreteImplementor - Email
public class EmailSender : IMessageSender
{
    private readonly string _smtpServer;
    
    public EmailSender(string smtpServer)
    {
        _smtpServer = smtpServer;
    }
    
    public void Send(string title, string body)
    {
        Console.WriteLine($"[EMAIL via {_smtpServer}]");
        Console.WriteLine($"제목: {title}");
        Console.WriteLine($"내용: {body}");
    }
    
    public string GetSenderType() => "이메일";
}

// ConcreteImplementor - SMS
public class SmsSender : IMessageSender
{
    private readonly string _phoneNumber;
    
    public SmsSender(string phoneNumber)
    {
        _phoneNumber = phoneNumber;
    }
    
    public void Send(string title, string body)
    {
        Console.WriteLine($"[SMS to {_phoneNumber}]");
        Console.WriteLine($"{title}: {body}");
    }
    
    public string GetSenderType() => "SMS";
}

// ConcreteImplementor - Push Notification
public class PushSender : IMessageSender
{
    private readonly string _appId;
    
    public PushSender(string appId)
    {
        _appId = appId;
    }
    
    public void Send(string title, string body)
    {
        Console.WriteLine($"[PUSH via App: {_appId}]");
        Console.WriteLine($"📱 {title}");
        Console.WriteLine($"   {body}");
    }
    
    public string GetSenderType() => "푸시 알림";
}

// Abstraction - 메시지
public abstract class Message
{
    protected IMessageSender Sender;  // Bridge
    
    public Message(IMessageSender sender)
    {
        Sender = sender;
    }
    
    public abstract void Send();
}

// RefinedAbstraction - 일반 메시지
public class TextMessage : Message
{
    private readonly string _content;
    
    public TextMessage(IMessageSender sender, string content) : base(sender)
    {
        _content = content;
    }
    
    public override void Send()
    {
        Sender.Send("일반 메시지", _content);
    }
}

// RefinedAbstraction - 긴급 메시지
public class UrgentMessage : Message
{
    private readonly string _content;
    
    public UrgentMessage(IMessageSender sender, string content) : base(sender)
    {
        _content = content;
    }
    
    public override void Send()
    {
        string urgentTitle = "🚨 [긴급] 🚨";
        string urgentContent = $"*** 긴급 ***\n{_content}\n*** 즉시 확인 요망 ***";
        Sender.Send(urgentTitle, urgentContent);
    }
}

// RefinedAbstraction - 예약 메시지
public class ScheduledMessage : Message
{
    private readonly string _content;
    private readonly DateTime _scheduledTime;
    
    public ScheduledMessage(IMessageSender sender, string content, DateTime scheduledTime) 
        : base(sender)
    {
        _content = content;
        _scheduledTime = scheduledTime;
    }
    
    public override void Send()
    {
        Console.WriteLine($"[예약됨: {_scheduledTime:yyyy-MM-dd HH:mm}]");
        Sender.Send("예약 메시지", _content);
    }
}

// 사용 예제
public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        // 발송 방법들
        var emailSender = new EmailSender("smtp.example.com");
        var smsSender = new SmsSender("010-1234-5678");
        var pushSender = new PushSender("com.myapp");
        
        Console.WriteLine("=== 이메일로 긴급 메시지 ===");
        var urgentEmail = new UrgentMessage(emailSender, "서버가 다운되었습니다!");
        urgentEmail.Send();
        
        Console.WriteLine("\n=== SMS로 일반 메시지 ===");
        var textSms = new TextMessage(smsSender, "회의가 30분 후에 시작됩니다.");
        textSms.Send();
        
        Console.WriteLine("\n=== 푸시로 예약 메시지 ===");
        var scheduledPush = new ScheduledMessage(
            pushSender, 
            "오늘의 할인 이벤트를 확인하세요!", 
            DateTime.Now.AddHours(2)
        );
        scheduledPush.Send();
        
        Console.WriteLine("\n=== 푸시로 긴급 메시지 ===");
        var urgentPush = new UrgentMessage(pushSender, "결제가 완료되었습니다.");
        urgentPush.Send();
    }
}

실제 사용 사례

1. JDBC Driver

Java의 JDBC는 브릿지 패턴의 대표적 예이다. DriverManager(Abstraction)가 다양한 데이터베이스 드라이버(Implementation)를 연결한다.

2. GUI 프레임워크

Java AWT/Swing에서 Window 추상화는 다양한 OS 플랫폼의 네이티브 윈도우 구현과 분리되어 있다.

3. 크로스 플랫폼 앱

React Native, Flutter 등은 추상적인 UI 컴포넌트가 플랫폼별 네이티브 구현에 위임하는 브릿지 구조를 사용한다.

4. 로깅 프레임워크

SLF4J는 추상 로깅 API를 제공하고, 다양한 로깅 구현(Logback, Log4j 등)에 연결할 수 있다.

패턴	브릿지와의 관계
Adapter	Adapter는 기존 인터페이스를 변환, Bridge는 설계 초기부터 분리
Abstract Factory	브릿지의 구현 객체를 생성하는 데 사용될 수 있음
Strategy	둘 다 합성을 사용하지만, Strategy는 알고리즘 교체에 초점

FAQ

Q1: 브릿지 패턴과 어댑터 패턴의 차이점은 무엇인가요?

어댑터 패턴은 이미 존재하는 두 인터페이스 사이의 호환성 문제를 해결하는 반면, 브릿지 패턴은 설계 초기부터 추상화와 구현을 분리하여 독립적으로 발전시키기 위해 사용됩니다.

Q2: 언제 브릿지 패턴을 사용해야 하나요?

두 개 이상의 독립적인 차원으로 클래스가 확장될 때, 또는 런타임에 구현을 전환해야 할 때 사용합니다. 단일 차원 변화에는 불필요하게 복잡할 수 있습니다.

Q3: 브릿지 패턴에서 Abstraction과 Implementation의 인터페이스가 동일해야 하나요?

아닙니다. 오히려 다른 경우가 많습니다. Abstraction은 고수준 기능을, Implementation은 저수준 기본 연산을 정의합니다.

Q4: 브릿지 패턴을 사용하면 성능에 영향이 있나요?

추가적인 간접 호출이 있지만, 대부분의 경우 무시할 수 있는 수준입니다. 설계의 유연성으로 인한 이점이 더 큽니다.

참고 자료

GoF의 “Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software”
Head First Design Patterns
JDBC API 문서

[Design Pattern] Bridge - 브릿지 패턴

Bridge 패턴은 구현부와 추상부를 분리하여 독립적으로 확장 가능하게 하는 구조적 패턴입니다. 다양한 구현체와 추상을 조합해 복잡한 기능 변경을 쉽게 처리합니다.

개요

브릿지 패턴의 구성 요소

구현 예제

Python 예제 - 리모컨과 디바이스

Java 예제 - 도형과 색상

C# 예제 - 메시지와 발송 방법

실제 사용 사례

1. JDBC Driver

2. GUI 프레임워크

3. 크로스 플랫폼 앱

4. 로깅 프레임워크

관련 패턴

FAQ

참고 자료

개요

브릿지 패턴의 구성 요소

구현 예제

Python 예제 - 리모컨과 디바이스

Java 예제 - 도형과 색상

C# 예제 - 메시지와 발송 방법

실제 사용 사례

1. JDBC Driver

2. GUI 프레임워크

3. 크로스 플랫폼 앱

4. 로깅 프레임워크

관련 패턴

FAQ

참고 자료

[Design Pattern] 디자인 패턴 하나씩 알아가기의 관련 글들

[Design Pattern] Singleton - 싱글턴 패턴

[Design Pattern] Adapter - 어댑터 패턴

[Design Pattern] Bridge - 브릿지 패턴 📍 현재 글

[Design Pattern] Composite - 컴포지트 패턴

[Design Pattern] Decorator - 데코레이터 패턴

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[Design Pattern] Chain of Responsibility - 책임 연쇄 패턴