设计模式文章
- 桥接模式
- 中介者模式
- 代理模式
- 抽象工厂模式详解 —— head first 设计模式
- 装饰者模式
- 适配器模式
- 策略模式
- 观察者模式
- 建造者模式 (Builder)
概述
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。
桥接模式的定义与特点
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。
桥接(Bridge)模式的优点是:
由于抽象与实现分离,所以扩展能力强;
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,这增加了系统的理解与设计难度。
桥接模式的结构与实现
主要解决:在多维可能会变化的情况下,用继承会造成类爆炸问题,扩展起来不灵活。
何时使用:实现系统可能有多个角度分类,每一种角度都可能变化。
如何解决:把这种多角度分类分离出来,让它们独立变化,减少它们之间耦合。
注意事项:对于两个独立变化的维度,使用桥接模式再适合不过了。
结构
可以将抽象化部分与实现化部分分开,取消二者的继承关系,改用组合关系。
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。
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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。
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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。
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具体实现化(Concrete Implementor)角色:给出实现化角色接口的具体实现。
模式示例
1、定义实现类接口(Implementor)
public interface Implementor {
public void operationImpl();
}
2、定义具体实现类(ConcreteImplementor)A和B
public class ConcreteImplementorA implements Implementor{
@Override
public void operationImpl() {
System.out.println("类型A");
}
}
public class ConcreteImplementorB implements Implementor{
@Override
public void operationImpl() {
System.out.println("类型B");
}
}
3、定义抽象类(Abstraction)
public abstract class Abstraction {
public Implementor implementor;
public void setImplementor(Implementor implementor) {
this.implementor = implementor;
}
public abstract void operation();
}
4、定义扩充抽象类(Refined Abstraction)
public class RefinedAbstraction extends Abstraction{
@Override
public void operation() {
implementor.operationImpl();
}
}
5、测试代码如下:
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
Abstraction a = new RefinedAbstraction();
a.setImplementor(new ConcreteImplementorA());
a.operation();
}
}
我们都去买过手机,手机按照品牌分可以分为华为、小米、oppo、vivo 等品牌,如果这些手机按照内存分又可以分为 4G、6G、8G 等等。假如我们每一种手机都想要玩一下,至少需要 4*3 个。这对我们来说这些手机也太多了,竟然有 12 个,最主要的是手机品牌和内存是放在一起的。现在有这样一种机制,手机牌品商是一个公司,做手机内存的是一个公司,想要做什么手机我们只需要让其两者搭配起来即可。有点类似于全球贸易分工明确的思想,这就是桥接模式,把两个不同维度的东西桥接起来。
1、定义实现类接口(Implementor),这里定义手机内存接口:
/*Implementor:定义手机内存接口*/
public interface Memory {
public void addMemory();
}
2、定义具体实现类(ConcreteImplementor),这里指具体的内存,内存这里定义了两种一种是 6G,一种是 8G
/*ConcreteImplementor:具体实现类1*/
public class Memory6G implements Memory{
@Override
public void addMemory() {
System.out.println("手机装了6G内存");
}
}
/*ConcreteImplementor:具体实现类2*/
public class Memory8G implements Memory{
@Override
public void addMemory() {
System.out.println("手机装了8G内存");
}
}
3、定义抽象类(Abstraction),这里指手机
/*Abstraction:手机抽象类*/
public abstract class Phone {
public Memory memory;
public void set(Memory memory) {
this.memory = memory;
}
public abstract void buyPhone();
}
4、定义扩充抽象类(Refined Abstraction),这里指具体的手机品牌,以华为和小米为例
public class HuaWei extends Phone{
public void buyPhone() {
memory.addMemory();
System.out.println("购买华为手机");
}
}
public class XiaoMi extends Phone{
public void buyPhone() {
memory.addMemory();
System.out.println("购买小米手机");
}
}
5、测试代码如下:
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
//让华为搭配8G内存
Phone huawei = new HuaWei();
huawei.set(new Memory8G());
huawei.buyPhone();
//让小米搭配6G内存
Phone xiaomi = new XiaoMi();
xiaomi.set(new Memory6G());
xiaomi.buyPhone();
}
}
从代码就可以看出,购买手机的时候,品牌和内存两个维度是分开的,这样后续品牌和内存之间是可以独立变化,而不会影响到另一个类。
桥接模式与策略模式的区别
桥接模式如下:
在桥接中,Abstraction 通过聚合方式引用 Implementor.
在策略中,Context 也通过聚合引用 Strategy.
桥接 (Bridge) 模式是结构型模式的一种,而策略 (strategy) 模式则属于行为模式。
从他们的结构图可知,在这两种模式中,都存在一个对象使用聚合的方式引用另一个对象的抽象接口的情况,而且该抽象接口的实现可以有多种并且可以替换。可以说两者在表象上都是调用者与被调用者之间的解耦,以及抽象接口与实现的分离。
那么两者的区别体现在什么地方呢?
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首先,在形式上,两者还是有一定区别的,对比两幅结构图,我们可以发现,在桥接模式中不仅 Implementor 具有变化(ConcreateImplementior),而且 Abstraction 也可以发生变化(RefinedAbstraction),而且两者的变化是完全独立的,RefinedAbstraction 与 ConcreateImplementior 之间松散耦合,它们仅仅通过 Abstraction 与 Implementor 之间的关系联系起来。而在策略模式中,并不考虑Context的变化,只有算法的可替代性。
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其次在语意上,桥接模式强调 Implementor 接口仅提供基本操作,而 Abstraction 则基于这些基本操作定义更高层次的操作。而策略模式强调 Strategy 抽象接口的提供的是一种算法,一般是无状态、无数据的,而 Context 则简单调用这些算法完成其操作。
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桥接模式中不仅定义 Implementor 的接口而且定义 Abstraction 的接口,Abstraction 的接口不仅仅是为了与 Implementor 通信而存在的,这也反映了结构型模式的特点:通过继承、聚合的方式组合类和对象以形成更大的结构。在策略模式中,Startegy 和 Context 的接口都是两者之间的协作接口,并不涉及到其它的功能接口,所以它是行为模式的一种。行为模式的主要特点就是处理的是对象之间的通信方式,往往是通过引入中介者对象将通信双方解耦,在这里实际上就是将 Context 与实际的算法提供者解耦。
所以相对策略模式,桥接模式要表达的内容要更多,结构也更加复杂。桥接模式表达的主要意义其实是接口隔离的原则,即把本质上并不内聚的两种体系区别开来,使得它们可以松散的组合,而策略在解耦上还仅仅是某一个算法的层次,没有到体系这一层次。从结构图中可以看到,策略的结构是包容在桥接结构中的,桥接中必然存在着策略模式,Abstraction 与 Implementor 之间就可以认为是策略模式,但是桥接模式一般 Implementor 将提供一系列的成体系的操作,而且 Implementor 是具有状态和数据的静态结构。而且桥接模式 Abstraction 也可以独立变化。