结构型——桥接模式

2022-03-06

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桥接模式概述

为什么需要桥接模式

在现实生活中，某些类具有两个或多个维度的变化，如图形既可按形状分，又可按颜色分。如何设计类似于 Photoshop 这样的软件，能画不同形状和不同颜色的图形呢？如果用继承方式，m 种形状和 n 种颜色的图形就有 m×n 种，不但对应的子类很多，而且扩展困难。

当然，这样的例子还有很多，如不同颜色和字体的文字、不同品牌和功率的汽车、不同性别和职业的男女、支持不同平台和不同文件格式的媒体播放器等。如果用桥接模式就能很好地解决这些问题。

桥接（Bridge）模式的优点是：

抽象与实现分离，扩展能力强
符合开闭原则
符合合成复用原则
其实现细节对客户透明

缺点是：由于聚合关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象化进行设计与编程，能正确地识别出系统中两个独立变化的维度，这增加了系统的理解与设计难度。

桥接模式的定义

桥接（Bridge）模式的定义如下：将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。这句话比较难懂，什么是抽象？什么是实现？抽象和实现其实都可以看做是前面提到的不同维度，比如我可以把形状当做抽象，颜色当做实现。

桥接（Bridge）模式包含以下主要角色。

抽象化（Abstraction）角色：定义抽象类，并包含一个对实现化对象的引用。
扩展抽象化（Refined Abstraction）角色：是抽象化角色的子类，实现父类中的业务方法，并通过组合关系调用实现化角色中的业务方法。
实现化（Implementor）角色：定义实现化角色的接口，供扩展抽象化角色调用。
具体实现化（Concrete Implementor）角色：给出实现化角色接口的具体实现。

其结构图如下图所示：

桥接模式的实现

这里用一个“汽车例子”，简单实现一下桥接模式。

假设某个汽车厂商生产三种品牌的汽车：Big、Tiny和Boss，每种品牌又可以选择燃油、纯电和混合动力。如果用传统的继承来表示各个最终车型，一共有3个抽象类加9个最终子类：

如果要新增一个品牌，或者加一个新的引擎（比如核动力），那么子类的数量增长更快。所以，桥接模式就是为了避免直接继承带来的子类爆炸。使用桥接模式，可以这样实现：

//相当于抽象角色
public abstract class Car {
    // 使用组合方式：引用Engine:
    protected Engine engine;
    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }
    public abstract void drive();
}
//相当于抽象实现化角色
public interface Engine {
    void start();
}
//相当于修正抽象角色，它可有可无，根据具体需求
public abstract class RefinedCar extends Car {
    public RefinedCar(Engine engine) {
        super(engine);
    }
    public void drive() {
        this.engine.start();
        System.out.println("Drive " + getBrand() + " car...");
    }
    public abstract String getBrand();
}
//具体抽象化角色
public class BossCar extends RefinedCar {
    public BossCar(Engine engine) {
        super(engine);
    }

    public String getBrand() {
        return "Boss";
    }
}
//相当于具体实现角色
public class HybridEngine implements Engine {
    public void start() {
        System.out.println("Start Hybrid Engine...");
    }
}
public static void main(String[] args){
    //创建一个Boss品牌的混动车
    RefinedCar bossCar = new BossCar(new HybridEngine())；
}

桥接模式的应用

应用场景

桥接模式实现比较复杂，实际应用也非常少，用于那些有多个维度变化的场景。但它提供的设计思想值得借鉴，即不要过度使用继承，而是优先拆分某些部件，使用组合的方式来扩展功能。

JDK中的应用

java.util.logging是JDK自带的日志包，可以将日志输出到文件、内存或者控制台，作用与我们常用的log4j类似。
包中的Handler类和Formatter类在设计上利用了桥接模式。

Handle和Formatter类是两个抽象类，它们可以分别独立的变化（有不同的子类）；而Handle类中包含对Formatter类的引用。

JDBC中的Driver接口使用了桥接模式。

基于JDBC的应用程序，使用JDBC的API，相当于是对数据库操作的抽象的扩展，算作桥接模式的抽象部分；而具体的接口实现是由驱动来完成的，驱动这边自然就相当于桥接模式的实现部分了。

参考资料

打赏

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