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设计模式之桥接模式

article 2024/11/23 6:09:32

桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，其核心思想是将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立地变化。通过桥接模式，抽象部分和实现部分可以独立扩展，从而避免了继承层次过深和高耦合的问题。

桥接模式的目标是将抽象和实现解耦，使得二者可以独立变化。这个模式的实现通过引入一个桥接接口，使得抽象部分通过该接口与具体实现部分连接。

一、桥接模式的结构

桥接模式的结构主要由以下几个角色组成：

抽象类（Abstraction）：
- 这个类定义了高层的接口，它包含一个对实现部分（Implementor）的引用。抽象类可以包含一些具体的方法，也可以是一个纯粹的抽象类。
扩展抽象类（RefinedAbstraction）：
- 这个类是抽象类的子类，它可以在抽象类的基础上扩展一些功能，具体实现由实现类（ConcreteImplementor）提供。
实现类接口（Implementor）：
- 这是一个接口或抽象类，定义了所有实现类需要实现的方法。实现类提供了具体的功能。
具体实现类（ConcreteImplementor）：
- 这是实现类接口的具体实现，定义了具体的操作方法。

二、桥接模式的工作原理

桥接模式的关键在于将抽象部分（如高级功能的接口）和实现部分（具体的操作或实现）分开，并通过接口桥接它们。这样就可以独立地修改抽象部分和实现部分，而不必牵连到另一部分。

具体来说：

抽象部分是一个通用接口，它提供了对外部调用的高层功能。
实现部分提供了低层次的具体实现，通常通过接口或抽象类来定义。
两者通过桥接类连接，使得每一方都可以独立变化，避免了直接耦合和过度继承。

三、桥接模式的示例

示例：形状和颜色的桥接

假设我们有一个图形绘制系统，需要同时支持不同的形状（如圆形、方形）和不同的颜色（如红色、蓝色）。如果使用继承的话，可能会产生大量的子类，如红色圆形、蓝色圆形、红色方形、蓝色方形等。而使用桥接模式，可以让形状和颜色的组合独立变化。

抽象类（Abstraction）

public abstract class Shape {
    protected Color color;

    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw();
}

扩展抽象类（RefinedAbstraction）

public class Circle extends Shape{
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个"+color.getColor()+"的圆");
    }
}

public class Oval extends Shape{
    public Oval(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个"+color.getColor()+"的椭圆");
    }
}

实现类接口（Implementor）

public interface Color {
    public String getColor();
}

具体实现类（ConcreteImplementor）

public class Red implements Color{

    @Override
    public String getColor() {
        return "红色";
    }
}

public class Blue implements Color{
     @Override
    public String getColor() {
        return "蓝色";
    }
}

客户端代码（Client）

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Circle(new Blue());
        shape.draw();
    }
}

运行结果

解释：

在这个例子中，Shape类是一个抽象类，它定义了形状的通用接口（如draw方法），但具体的绘制行为是由颜色（Color接口）来决定的。
Circle类和Oval类是Shape的子类，它具体实现了draw方法。
Color接口和其具体实现类（如Red、Blue）负责绘制颜色的具体操作。
客户端通过传入不同的颜色实现类，可以轻松创建不同颜色的形状，而不需要修改形状的类。

四、桥接模式的优缺点

优点：

分离抽象和实现：
抽象和实现分开，使得两者可以独立扩展。它们的变化不会影响到彼此，遵循了开闭原则（对扩展开放，对修改封闭）。
灵活性和可扩展性：
桥接模式通过将功能实现与抽象解耦，使得在系统中添加新功能时，不必修改已有的代码。
减少了类的继承层次：
传统的继承结构往往会导致继承层次过深，而桥接模式通过组合代替继承，使得类的层次结构更加清晰简洁。
避免了高耦合：
通过桥接接口，抽象部分和实现部分相互解耦，从而减少了耦合，提高了系统的灵活性。

缺点：

增加了系统的复杂性：
桥接模式需要定义多个接口和类，可能会导致系统的设计和实现更加复杂。
多了一个抽象层：
增加了额外的抽象层，在一些简单的场景下可能显得冗余。

五、桥接模式的应用场景

桥接模式特别适用于以下几种情况：

系统需要在多个维度上进行扩展时：
当系统中有多个维度需要变化（例如，操作系统和设备的组合），如果直接使用继承，可能会导致类的数量急剧增加，继承层次过深。此时可以使用桥接模式，通过组合来处理多个维度的变化。
抽象和实现部分可以独立变化时：
如果需要分别对抽象和实现进行扩展（例如，不同的图形形状和不同的绘制方式），桥接模式可以帮助将它们分离开来，并分别进行扩展。
需要提供多个不同实现方式的接口时：
例如，不同的数据库和查询接口可以通过桥接模式实现，数据库的连接方式和查询方式可以独立地变化。

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