Bridge

Bridge

Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently.

🎯 เป้าหมายของ pattern นี้

แยกรูปแบบการทำงาน (abstraction) ออกจากการทำงานจริงๆของมัน เพื่อให้สามารถจัดการแยกกันได้

Note abstraction ในที่นี้ไม่ใช่ abstract class ของโปรแกรมมิ่งเรานะ ในที่นี้มันจะเป็นคล้ายๆรูปแบบการทำงานมากกว่า เช่น หน้าตา (GUI) ของโปรแกรมเครื่องคิดเลข abstraction ของมันคือมีปุ่มกดที่เป็นตัวเลข กับปุ่มบวกลบไรพวกนี้ ส่วนเมื่อกดแล้วมันจะต้องไปทำงานอะไร เป็นเรื่องของการทำงานจริงๆของมัน

✌ หลักการแบบสั้นๆ

1. เปลี่ยน inheritance เป็น composition

😢 ปัญหา

สมมุติว่าเรามี class รูปทรง ที่มี subclass อยู่ 2 แบบคือ วงลม กับ สี่เหลี่ยม แล้วเราอยากให้มันทำงานร่วมกับเรื่องสี ได้ ดังนั้นเราก็เลยสร้าง subclass เพื่อมาทำงานกับ สีแดง และ สีน้ำเงิน

จากในตอนแรกที่มีแค่ 2 subclass พอเราทำเรื่องสีเข้ามารวมด้วย มันเลยทำให้เราต้องแก้ subclass กลายเป็น 4 subclass (วงลมสีแดง, วงกลมสีน้ำเงิน, สี่เหลี่ยมสีแดง, สี่เหลี่ยมสีน้ำเงิน) ตามรูป

(เพื่อให้เข้าใจไอเดีย จะขอสมมุติว่าเรื่องสี มันไม่ได้ง่ายแค่ไปกำหนดเป็น field ใน class รูปทรง ได้ก็แล้วกัน)

จากภาพจะเห็นว่าถ้าเราเพิ่ม รูปทรงใหม่ๆเข้าไป 1 อัน เราจะต้องสร้าง subclass ใหม่ 2 ตัว สำหรับสีแดง และ สีน้ำเงิน

และในทางกลับกัน ถ้าเราเพิ่มสีใหม่เข้าไป 1 สี เราก็ต้องเพิ่ม subclass ใหม่ให้กับทุกรูปทรงเช่นกัน

แล้วเราจะแก้ปัญหาแบบนี้ยังไงดี ยิ่งเพิ่มยิ่งเยอะ ยิ่งเยอะยิ่งเลอะ ... ปวดตับเลย เพราะอ่านไม่ให้ลิ้นพันกันเนี่ยแหละ

😄 วิธีแก้ไข

ปัญหาที่มันเกิดขึ้นจริงๆมันเกิดจาก การที่เราเอาของ 2 อย่างที่ไม่เกี่ยวข้องอะไรกันเลยมาร่วมกัน ซึ่งเจ้านี่แหละคือปัญหาที่เกิดขึ้นบ่อยๆในการทำ inheritance

ซึ่ง Bridge pattern บอกว่า อย่าไปทำ inheritance ถ้าของ 2 อย่างไม่เกี่ยวข้องกัน ให้ใช้ composition แทน ซึ่งมันจะช่วยให้เราแยกเรื่องที่ไม่เกี่ยวข้องกันออกจากกันได้ ตามรูปเลย

จากวิธีนี้ ของ 2 อย่างก็ไม่ได้ผูกไปด้วยกันแล้ว เพราะของรูปทรงกับสีมันเชื่อมกันแค่ ลิงค์ของ object เท่านั้น ทำให้การเพิ่มรูปทรงเข้าไปใหม่ ก็ไม่เกี่ยวอะไรกับสี และการเพิ่มสีก็ไม่เกี่ยวกับรูปทรงละ

ซึ่งเจ้า ลิงค์ของ object นี่แหละมันทำงานคล้ายกับ สะพาน ที่เชื่อมระหว่าง รูปทรง กับ สี และการทำแบบนี้มันทำให้เราสามารถแยกของ 2 อย่าง ออกจากกันได้

ยกตัวอย่างเช่น แยกหน้าตาโปรแกรม (GUI) ออกเป็นหลายๆตัว สำหรับผู้ดูแลระบบ, สำหรับผู้ใช้ทั่วไป ออกจาก โค้ดที่ใช้ทำงานจริงๆของมัน

จากรูป ถ้าเราไม่แยกเรื่องออกจากกัน นั่นหมายความว่าโค้ดที่ดูแลรับผิดชอบเรื่องนั้นๆย่อมใหญ่ตาม เวลาที่มี requirement เข้ามาก็จะแก้ยาก แต่ในทางกลับกันถ้าเราแยกเรื่องออกจากกัน โค้ดที่ดูแลรับผิดชอบก็จะถูกแบ่งเป็นเรื่องๆไป เวลามี requirement เข้ามาก็จะแก้ไปเรื่องๆไปเช่นกัน

ตัวอย่างที่ชัดเจนของเรื่องนี้คือ เราต้องเขียนแอพเพื่อไปให้มันใช้งานได้ทั้งบน Windows, Linux และ MacOS สิ่งที่เราควรทำคือ

แยกหน้าตา (abstraction) ออกมาเป็นเรื่องหนึ่ง และแยก การทำงานจริงๆออกเป็นอีกเรื่อง

ซึ่งเราจะให้หน้าตา (abstraction) คอยดูแลว่ามันต้องแสดงอะไรบนแอพเมื่อไปทำงานในแต่ละระบบ แล้ว เชื่อม เข้ากับการทำงานจริงๆของมัน

ดังนั้นปุ่มเซฟที่แสดงอยู่บนหน้าจอ Windows กับ Linux เมื่อผู้ใช้กดปุ่มนั้นลงไป มันก็จะไปเรียก ตัวที่ทำงานจริงๆของแต่ละระบบขึ้นมาทำงาน Windows ก็ไปเรียก windows command ส่วน Linux ก็ไปเรียก linux command

ส่วนการแสดงผลปุ่มเซฟบน Windows กับ Linux ก็จะเป็นเรื่องของหน้าตา (abstraction) ว่าจะโชว์ icon แบบไหนมาแสดง ต้องโค้งต้องเหลี่ยมยังไง ก็ขึ้นกับระบบปฏิบัติการของมัน

📌 โครงสร้างของ pattern นี้

อธิบาย Abstraction - คอยให้ client ใช้ในระบะ high-level ซึ่งภายในตัวมันจะเชื่อมไปยังตัวทำงานที่แท้จริง (low-level work) Implementation - จัดเตรียม interface ให้กับตัวทำงานที่แท้จริง โดยที่ Abstraction จะเรียกใช้ผ่าน interface พวกนี้เท่านั้น Concrete Implementations - โค้ทที่ทำงานจริงๆ Refined Abstractions - คอยจัดการเรื่องที่นอกเหนือจากที่ Abstraction ธรรมดามี ซึ่งคลาสนี้จะมีหรือไม่มีก็ได้

🛠 ตัวอย่างการนำไปใช้งาน

เราอยากจะสร้างรีโมทอเนกประสงค์เอาไว้ควบคุมของต่างๆ เช่นวิทยุ ทีวี หลอดไฟ บลาๆ ซึ่งถ้าเราออกแบบโดยใช้ inheritance เราก็จะมี class ออกมาเต็มไปหมดเลย เช่น TvRemoteController, RadioRemoteController ไรงี้ ซึ่งถ้าเพิ่มรีโมทหรืออุปกรณ์เข้ามาก็จะยิ่งทำให้ class แตกหน่อออกมากขึ้น เหมือนกับ รูปทรงกับสี

ดังนั้นแทนที่จะใช้ inheritance เราก็จะไปใช้ composition แทน โดยแบ่งออกเป็น 2 เรื่องคือ ตัวควบคุม(รีโมท) และ การทำงาน(อุปกรณ์) ตามรูป

ถ้าเราอยากมีรีโมทที่ทำได้มากกว่ารีโมทธรรมดาก็ได้ โดยสร้าง Refined Abstract class ขึ้นมา ในรูปคือ AdvancedRemote เพื่อเอาไว้ปิดเสียง

👍 ข้อดี

• แยกงานของแต่ละ platform ออกจากกันได้

👎 ข้อเสีย

• เพิ่มความซับซ้อนให้กับโค้ด เพราะต้องไปสร้าง class และ interface มากมาย

‍‍📝 Code ตัวอย่าง

using System;

// Abstracts
class Remote
{
    private IDevice device;

    public Remote(IDevice device)
    {
        this.device = device;
    }

    public void TogglePower()
    {
        if(device.IsEnabled)
        {
            device.Disable();
        }
        else
        {
            device.Enable();
        }
    }
}
class AdvancedRemote : Remote
{
    public AdvancedRemote(IDevice device) 
        : base(device) {}

    public void Mute()
        => Console.WriteLine("Mute!!");
}

// Implementations
interface IDevice
{
    bool IsEnabled { get; }
    void Enable();
    void Disable();
}
class Radio : IDevice
{
    public bool IsEnabled { get; private set; }
    public void Enable()
    {
        IsEnabled = true;
        Console.WriteLine("Radio is turned on");
    }
    public void Disable()
    {
        IsEnabled = false;
        Console.WriteLine("Radio is turned off");
    }
}
class Tv : IDevice
{
    public bool IsEnabled { get; private set; }
    public void Enable()
    {
        IsEnabled = true;
        Console.WriteLine("Tv is turned on");
    }
    public void Disable()
    {
        IsEnabled = false;
        Console.WriteLine("Tv is turned off");
    }
}

// Client
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var radioRemote = new Remote(new Radio());
        radioRemote.TogglePower();
        radioRemote.TogglePower();

        var tvRemote = new AdvancedRemote(new Tv());
        tvRemote.TogglePower();
        tvRemote.TogglePower();
        tvRemote.Mute();
    }
}

Output

Radio is turned on
Radio is turned off
Tv is turned on
Tv is turned off
Mute!!