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23种设计模式之《桥接模式（Bridge）》在c#中的应用及理解

article 2025/2/24 1:49:14

程序设计中的主要设计模式通常分为三大类，共23种：

1. 创建型模式（Creational Patterns）

单例模式（Singleton）：确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点。
工厂方法模式（Factory Method）：定义创建对象的接口，由子类决定实例化哪个类。
抽象工厂模式（Abstract Factory）：提供一个创建一系列相关或依赖对象的接口，而无需指定具体类。
建造者模式（Builder）：将一个复杂对象的构建与其表示分离，使同样的构建过程可以创建不同的表示。
原型模式（Prototype）：通过复制现有对象来创建新对象。

2. 结构型模式（Structural Patterns）

适配器模式（Adapter）：将一个类的接口转换成客户希望的另一个接口。
桥接模式（Bridge）：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。
组合模式（Composite）：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。
装饰器模式（Decorator）：动态地给对象添加职责，相比生成子类更为灵活。
外观模式（Facade）：为子系统中的一组接口提供一个统一的接口。
享元模式（Flyweight）：通过共享技术有效地支持大量细粒度对象。
代理模式（Proxy）：为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问。

3. 行为型模式（Behavioral Patterns）

责任链模式（Chain of Responsibility）：使多个对象都有机会处理请求，从而避免请求的发送者与接收者耦合。
命令模式（Command）：将请求封装为对象，使你可以用不同的请求对客户进行参数化。
解释器模式（Interpreter）：给定一个语言，定义其文法的一种表示，并定义一个解释器。
迭代器模式（Iterator）：提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而又不暴露其内部表示。
中介者模式（Mediator）：定义一个中介对象来封装一系列对象之间的交互。
备忘录模式（Memento）：在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。
观察者模式（Observer）：定义对象间的一对多依赖关系，当一个对象改变状态时，所有依赖者都会收到通知并自动更新。
状态模式（State）：允许对象在其内部状态改变时改变其行为。
策略模式（Strategy）：定义一系列算法，将它们封装起来，并使它们可以互相替换。
模板方法模式（Template Method）：定义一个操作中的算法骨架，将一些步骤延迟到子类中。
访问者模式（Visitor）：表示一个作用于某对象结构中的各元素的操作，使你可以在不改变各元素类的前提下定义作用于这些元素的新操作。

4.桥接模式（Bridge Pattern）解释

桥接模式是一种结构型设计模式，它将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。桥接模式通过组合的方式，将抽象和实现解耦，使得它们可以独立扩展，而不会相互影响。

桥接模式的核心思想是：

抽象部分（Abstraction）：定义高层的控制逻辑，通常包含对实现部分的引用。
实现部分（Implementor）：定义底层的操作接口，通常由具体的实现类来实现。

通过这种方式，桥接模式可以在不修改抽象部分的情况下，动态地替换实现部分，从而实现系统的灵活性和可扩展性。

5.桥接模式的C#演示代码

下面是一个简单的C#示例，展示了如何使用桥接模式来实现一个图形绘制系统。在这个系统中，抽象部分是图形（如圆形、矩形），而实现部分是绘制图形的API（如OpenGL、DirectX）。

csharp

using System;

// 实现部分接口
public interface IRenderer
{
    void RenderCircle(float radius);
    void RenderRectangle(float width, float height);
}

// 具体实现部分：OpenGL
public class OpenGLRenderer : IRenderer
{
    public void RenderCircle(float radius)
    {
        Console.WriteLine($"OpenGL: Drawing a circle with radius {radius}");
    }

    public void RenderRectangle(float width, float height)
    {
        Console.WriteLine($"OpenGL: Drawing a rectangle with width {width} and height {height}");
    }
}

// 具体实现部分：DirectX
public class DirectXRenderer : IRenderer
{
    public void RenderCircle(float radius)
    {
        Console.WriteLine($"DirectX: Drawing a circle with radius {radius}");
    }

    public void RenderRectangle(float width, float height)
    {
        Console.WriteLine($"DirectX: Drawing a rectangle with width {width} and height {height}");
    }
}

// 抽象部分：图形
public abstract class Shape
{
    protected IRenderer renderer;

    protected Shape(IRenderer renderer)
    {
        this.renderer = renderer;
    }

    public abstract void Draw();
}

// 具体抽象部分：圆形
public class Circle : Shape
{
    private float radius;

    public Circle(float radius, IRenderer renderer) : base(renderer)
    {
        this.radius = radius;
    }

    public override void Draw()
    {
        renderer.RenderCircle(radius);
    }
}

// 具体抽象部分：矩形
public class Rectangle : Shape
{
    private float width;
    private float height;

    public Rectangle(float width, float height, IRenderer renderer) : base(renderer)
    {
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public override void Draw()
    {
        renderer.RenderRectangle(width, height);
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 使用OpenGL渲染器绘制圆形
        IRenderer openGLRenderer = new OpenGLRenderer();
        Shape circle = new Circle(5.0f, openGLRenderer);
        circle.Draw();

        // 使用DirectX渲染器绘制矩形
        IRenderer directXRenderer = new DirectXRenderer();
        Shape rectangle = new Rectangle(10.0f, 20.0f, directXRenderer);
        rectangle.Draw();
    }
}

6.代码说明

IRenderer接口：定义了绘制图形的接口，包括绘制圆形和矩形的方法。这是实现部分的接口。
OpenGLRenderer和DirectXRenderer类：这两个类分别实现了IRenderer接口，提供了使用OpenGL和DirectX绘制图形的具体实现。
Shape抽象类：这是抽象部分的基类，包含一个IRenderer的引用。它定义了一个抽象的Draw方法，具体的图形类需要实现这个方法。
Circle和Rectangle类：这两个类继承自Shape，分别表示圆形和矩形。它们通过调用IRenderer接口的方法来实现具体的绘制逻辑。
客户端代码：在Main方法中，我们创建了不同的渲染器（OpenGL和DirectX），并使用它们来绘制不同的图形（圆形和矩形）。通过这种方式，我们可以轻松地切换不同的渲染器，而不需要修改图形类的代码。