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23种设计模式之桥接设计模式

article 2024/12/2 15:15:48

1. 简介
2. 代码
- 2.1 Shape （抽象化角色）
- 2.2 Circle （扩展抽象化角色）
- 2.3 Square （扩展抽象化角色）
- 2.4 Tools （实现化角色）
- 2.5 Pencil （具体实现化角色）
- 2.6 Pen （具体实现化角色）
- 2.7 Test （测试类）
3. 使用场景
4. 优缺点
5. 总结

1. 简介

桥接模式是一种结构型设计模式。它将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。这种模式通过使用组合 / 聚合关系而不是继承关系来实现抽象和实现部分的解耦。
例如，假设我们有一个图形绘制系统，它可以绘制不同颜色和不同形状的图形。如果使用继承，对于每种颜色和形状的组合都需要创建一个新的子类（如红色圆形类、蓝色方形类等），这样会导致类的数量急剧膨胀。而桥接模式可以把形状和颜色这两个维度分开处理，形状是抽象部分，颜色是实现部分，它们通过桥接的方式组合在一起，从而减少了类的数量并增加了灵活性。

结构组成
- 抽象化（Abstraction）角色
  它定义了抽象类的接口，通常包含一个对实现化对象的引用。它可以是抽象类也可以是接口。
  以图形绘制为例，抽象图形类（如Shape）就是抽象化角色，它有一个方法（如draw()）用于绘制图形，并且包含一个对颜色对象的引用。
- 扩展抽象化（Refined Abstraction）角色
  它是抽象化角色的子类，实现了在抽象化中定义的接口。
  比如Circle（圆形）、Square（方形）等具体图形类就是扩展抽象化角色。它们继承自Shape类，重写draw()方法，在其中结合自身形状特点和颜色来进行图形绘制。
- 实现化（Implementor）角色
  它定义了实现化角色的接口，这个接口不一定要与抽象化角色的接口完全一致。
  在图形例子中，颜色接口（如Color）就是实现化角色，它有一个方法（如applyColor()）用于应用颜色。
- 具体实现化（Concrete Implementor）角色
  它是实现化角色的具体实现类。
  例如RedColor（红色）、BlueColor（蓝色）等具体颜色类就是具体实现化角色，它们实现了Color接口的applyColor()方法，用于确定如何将特定颜色应用到图形上。

2. 代码

2.1 Shape （抽象化角色）

public interface Shape {

    public void draw(String tools);
}

2.2 Circle （扩展抽象化角色）

public class Circle implements Shape{

    @Override
    public void draw(String tools) {
        System.out.println("使用工具："+ tools +"--Drawing circle");
    }
}

2.3 Square （扩展抽象化角色）

public class Square implements Shape{
    @Override
    public void draw(String tools) {
        System.out.println("使用工具："+ tools +"--Drawing square");
    }
}

2.4 Tools （实现化角色）

public abstract class Tools {
    public Tools(Shape shape){

    }
    public abstract void use();
}

2.5 Pencil （具体实现化角色）

public class Pencil extends Tools{

    private Shape shape;
    public Pencil(Shape shape) {
        super(shape);
        this.shape = shape;
    }
    @Override
    public void use() {
        shape.draw("Pencil");
    }
}

2.6 Pen （具体实现化角色）

public class Pen extends Tools{

    private Shape shape;
    public Pen(Shape shape) {
        super(shape);
        this.shape = shape;
    }

    @Override
    public void use() {
        shape.draw("pen");
    }
}

2.7 Test （测试类）

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Tools pen = new Pen(new Circle());
        pen.use();

        Shape square = new Square();
        Tools pencil = new Pencil(square);
        pencil.use();
    }
}

运行结果：

使用工具：penDrawing circle
使用工具：PencilDrawing square

3. 使用场景

当一个类存在两个独立变化的维度时
例如汽车品牌和汽车的能源类型（汽油、电动等）。品牌是一个维度，能源类型是另一个维度。使用桥接模式可以避免为每个品牌 - 能源类型组合创建一个单独的类。
需要在抽象化和实现化之间增加更多灵活性的时候
比如在图形用户界面（GUI）库中，窗口的抽象概念和窗口的具体实现（不同操作系统下的窗口实现）可以使用桥接模式。这样可以方便地在不同操作系统（如 Windows、Linux 等）上实现相同的窗口抽象功能，并且可以独立地对窗口抽象和操作系统相关的实现进行修改。

4. 优缺点

优点
- 分离抽象和实现：使得抽象部分和实现部分可以独立地扩展和修改，提高了系统的可维护性和可扩展性。
- 提高可组合性：可以方便地组合不同的抽象和实现，产生多种变化。
- 符合开闭原则：在增加新的抽象或者实现时，不需要修改原有的代码，只需要实现新的类。
缺点
- 增加了系统的复杂度：因为引入了更多的类和对象间的关联关系，对于初学者来说可能比较难理解和设计。
- 需要正确地识别抽象和实现部分：如果划分不当，可能无法充分发挥桥接模式的优势，甚至会使代码变得更加混乱。