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「软件设计模式」桥接模式（Bridge Pattern）

article 2025/2/19 17:29:24

深入解析桥接模式：解耦抽象与实现的艺术

一、模式思想：正交维度的优雅解耦

桥接模式（Bridge Pattern）通过分离抽象（Abstraction）与实现（Implementation），使二者可以独立扩展变化。这种结构型设计模式完美解决了多维交叉继承导致的类爆炸问题，如同在不同维度之间架设沟通的桥梁。

核心设计原则：

优先组合而非继承
抽象层与实现层独立演化
运行时绑定实现细节

二、场景案例：跨平台图形界面库

假设我们需要开发一个支持Windows/Linux/MacOS的图形界面库，包含按钮、输入框等控件。传统继承方式会导致：

AbstractControl
├── WindowsButton
├── LinuxButton
├── MacButton
├── WindowsInput
├── LinuxInput
└── MacInput

当新增控件类型或操作系统支持时，类数量将呈乘积增长。这正是桥接模式的用武之地。

三、模式结构解析

桥接模式结构图

关键角色：

抽象化角色（Abstraction）：定义高层控制逻辑
扩展抽象化（Refined Abstraction）：扩展的抽象接口
实现化接口（Implementor）：定义底层实现接口
具体实现化（Concrete Implementor）：具体的实现类

四、C++代码实现

#include <iostream>
#include <memory>

// 实现化接口：操作系统图形API
class OSGraphicsAPI {
public:
    virtual ~OSGraphicsAPI() = default;
    virtual void drawButton(float x, float y, float w, float h) = 0;
    virtual void drawInputBox(float x, float y, float w, float h) = 0;
};

// 具体实现化：Windows实现
class WindowsAPI : public OSGraphicsAPI {
public:
    void drawButton(float x, float y, float w, float h) override {
        std::cout << "Windows按钮绘制: (" << x << "," << y << ") " << w << "x" << h << std::endl;
    }

    void drawInputBox(float x, float y, float w, float h) override {
        std::cout << "Windows输入框绘制: [" << x << "," << y << "] " << w << "x" << h << std::endl;
    }
};

// 具体实现化：Linux实现
class LinuxAPI : public OSGraphicsAPI {
public:
    void drawButton(float x, float y, float w, float h) override {
        std::cout << "Linux按钮绘制: (" << x << "," << y << ") " << w << "x" << h << std::endl;
    }

    void drawInputBox(float x, float y, float w, float h) override {
        std::cout << "Linux输入框绘制: [" << x << "," << y << "] " << w << "x" << h << std::endl;
    }
};

// 抽象化接口：UI控件
class UIControl {
protected:
    std::unique_ptr<OSGraphicsAPI> impl_;

public:
    explicit UIControl(std::unique_ptr<OSGraphicsAPI> api) : impl_(std::move(api)) {}

    virtual ~UIControl() = default;
    virtual void render() = 0;
};

// 扩展抽象化：按钮控件
class Button : public UIControl {
    float x_, y_, w_, h_;

public:
    Button(std::unique_ptr<OSGraphicsAPI> api, float x, float y, float w, float h)
        : UIControl(std::move(api)), x_(x), y_(y), w_(w), h_(h) {}

    void render() override {
        std::cout << "渲染按钮 => ";
        impl_->drawButton(x_, y_, w_, h_);
    }
};

// 扩展抽象化：输入框控件
class InputBox : public UIControl {
    float x_, y_, w_, h_;

public:
    InputBox(std::unique_ptr<OSGraphicsAPI> api, float x, float y, float w, float h)
        : UIControl(std::move(api)), x_(x), y_(y), w_(w), h_(h) {}

    void render() override {
        std::cout << "渲染输入框 => ";
        impl_->drawInputBox(x_, y_, w_, h_);
    }
};

// 使用示例
int main() {
    // Windows平台控件
    auto winButton = std::make_unique<Button>(std::make_unique<WindowsAPI>(), 10, 20, 100, 30);
    winButton->render();

    // Linux平台输入框
    auto linuxInput = std::make_unique<InputBox>(std::make_unique<LinuxAPI>(), 50, 80, 200, 25);
    linuxInput->render();

    return 0;
}

运行模式：