设计模式 - 结构型 - 桥接模式（Bridge Pattern）-优快云博客

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桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，旨在将抽象部分与实现部分分离，使两者能够独立扩展，从而解决多维度变化导致的类爆炸问题。以下是该模式的系统性解析：

一、核心定义与设计目标

定义
桥接模式通过组合代替继承，将抽象层与实现层解耦，形成两个独立的维度变化体系。其核心在于拆分高耦合的类层次结构，使抽象（如图形形状）和实现（如颜色渲染）可独立演化。
设计目标
- 解耦多维变化：避免因继承导致的多层类嵌套（如 M 种形状 × N 种颜色 = M×N 子类）。
- 动态切换实现：运行时灵活调整抽象与实现的组合（如切换数据库驱动或渲染引擎）。
- 提升扩展性：新增维度时仅需扩展对应层，无需修改其他部分。

二、模式结构与角色划分

核心角色
- 抽象（Abstraction）：定义高层控制逻辑，持有实现层接口的引用（如 Shape 类持有 Color 接口）。
- 扩展抽象（Refined Abstraction）：对抽象层的扩展实现（如 Circle 或 Rectangle 类）。
- 实现接口（Implementor）：声明底层操作的通用接口（如 Color 接口定义 applyColor() 方法）。
- 具体实现（Concrete Implementor）：实现接口的具体类（如 Red、Blue 颜色类）。
UML类图示例

┌───────────────────────┐          ┌───────────────────────┐
│     Abstraction       │          │     Implementor       │
├───────────────────────┤          ├───────────────────────┤
│  +operation()         │<|───────>│  +operationImpl()     │
└───────────▲───────────┘          └───────────▲───────────┘
            │                                  │
            │ extends                          │ implements
┌───────────┴───────────┐          ┌───────────┴───────────┐
│  RefinedAbstraction   │          │  ConcreteImplementor  │
└───────────────────────┘          └───────────────────────┘

三、优缺点分析

优点

解耦抽象与实现：抽象层与实现层可独立修改，降低耦合度。
减少子类数量：从 M×N 的类爆炸降为 M+N 的线性增长。
灵活性高：支持运行时动态切换实现（如切换图形渲染方式）。

缺点

设计复杂度增加：需预先识别独立变化的维度，增加架构设计难度。
理解成本高：对开发者抽象思维能力要求较高。

四、适用场景

多维度变化系统：
- 图形系统（形状 × 颜色 × 渲染方式）。
- 跨平台应用（功能逻辑 × 操作系统适配）。
动态配置需求：
- 数据库驱动切换（如 MySQL 与 PostgreSQL 动态适配）。
硬件与软件解耦：
- 数控系统中硬件控制协议与软件逻辑分离（如 Modbus 与 EtherCAT 协议）。

五、实现示例（Java）

以图形渲染为例，分离形状与颜色：

// 实现接口：颜色
interface Color {
    void applyColor();
}

// 具体实现：红色
class Red implements Color {
    @Override public void applyColor() { System.out.println("应用红色"); }
}

// 抽象类：形状
abstract class Shape {
    protected Color color;
    public Shape(Color color) { this.color = color; }
    abstract void draw();
}

// 扩展抽象：圆形
class Circle extends Shape {
    public Circle(Color color) { super(color); }
    @Override void draw() {
        System.out.print("绘制圆形 → ");
        color.applyColor();
    }
}

// 客户端
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Shape redCircle = new Circle(new Red());
        redCircle.draw();  // 输出：绘制圆形 → 应用红色
    }
}