设计模式 ~ 结构型模式 ~ 桥接模式 ~ Bridge Pattern。

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#设计模式 #桥接模式 #结构型模式

于 2020-12-21 16:39:33 首次发布

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本文介绍桥接模式的基本概念，通过实例解析其结构和使用场景，展示如何通过桥接模式提高系统的可扩展性和灵活性。

设计模式 ~ 结构型模式 ~ 桥接模式 ~ Bridge Pattern。

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- 设计模式 ~ 结构型模式 ~ 桥接模式 ~ Bridge Pattern。

现在有一个需求，需要创建不同的图形，并且每个图形都有可能会有不同的颜色。我们可以利用继承的方式来设计类的关系。

在这里插入图片描述
我们可以发现有很多的类，假如我们再增加一个形状或再增加一种颜色，就需要创建更多的类。

试想，在一个有多种可能会变化的维度的系统中，用继承方式会造成类爆炸，扩展起来不灵活。每次在一个维度上新增一个具体实现都要增加多个子类。为了更加灵活的设计系统，我们此时可以考虑使用桥接模式。

定义。

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。

结构。

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。

案例。

【eg.】视频播放器。

需要开发一个跨平台视频播放器，可以在不同操作系统平台（如 Windows、Mac、Linux等）上播放多种格式的视频文件，常见的视频格式包括 RMVB、AVI、WMV 等。该播放器包含了两个维度，适合使用桥接模式。

类图如下。

在这里插入图片描述
代码如下。

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * 接口 ~ 视频文件。实现化角色。
 *
 * @author geek
 */
public interface IVideoFile {

    /**
     * 解码。
     *
     * @param fileName
     */
    void decode(String fileName);

}

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * avi 文件 ~ 具体的实现化角色。
 *
 * @author geek
 */
public class AviFile implements IVideoFile {

    public void decode(String fileName) {
        System.out.println("avi 视频文件。 ~ " + fileName);
    }

}

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * rmvb 文件 ~ 具体的实现化角色。
 *
 * @author geek
 */
public class RmvbFile implements IVideoFile {

    public void decode(String fileName) {
        System.out.println("rmvb 文件。 ~ " + fileName);
    }

}

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * 抽象类 ~ 操作系统版本。抽象化角色。
 *
 * @author geek
 */
public abstract class AbstractClassOperatingSystemVersion {

    protected IVideoFile videoFile;

    public AbstractClassOperatingSystemVersion(IVideoFile videoFile) {
        this.videoFile = videoFile;
    }

    /**
     * 播放。
     *
     * @param fileName
     */
    abstract void play(String fileName);

}

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * Windows 操作系统 ~ 扩展抽象化角色。
 *
 * @author geek
 */
public class Windows extends AbstractClassOperatingSystemVersion {

    public Windows(IVideoFile videoFile) {
        super(videoFile);
    }

    public void play(String fileName) {
        videoFile.decode(fileName);
    }

}

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * mac 操作系统 ~ 扩展抽象化角色。
 *
 * @author geek
 */
public class Mac extends AbstractClassOperatingSystemVersion {

    public Mac(IVideoFile videoFile) {
        super(videoFile);
    }

    public void play(String fileName) {
        videoFile.decode(fileName);
    }

}

package com.geek.bridge.pattern;

/**
 * @author geek
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建 Mac 系统对象。
        AbstractClassOperatingSystemVersion operatingSystemVersion = new Mac(new AviFile());
        // 使用操作系统播放视频文件。
        operatingSystemVersion.play("战狼 3");
    }

}

/*
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:51795', transport: 'socket'
avi 视频文件。 ~ 战狼 3
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:51795', transport: 'socket'

Process finished with exit code 0
 */

好处。

桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统。
eg. 如果现在还有一种视频文件类型 wmv，我们只需要再定义一个类实现 VideoFile 接口即可，其他类不需要发生变化。
实现细节对客户透明。

使用场景。

当一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展时。
当一个系统不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加时。
当一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性时。避免在两个层次之间建立静态的继承联系，通过桥接模式可以使它们在抽象层建立一个关联关系。

桥接模式是将抽象部分与 ta 的实现部分分离，使他们都可以独立地变化。ta 是一种对象结构型模式，又称为柄体（Handle and Body）模式或接口（Interface）模式。

在这里插入图片描述

多层继承结构 ~ 违反单一职责原则。

这个场景中有两个变化的纬度：品牌，类型。

↓ ↓ ↓

桥接模式。类型和品牌分离。

在这里插入图片描述

package com.geek.bridge;

/**
 * 品牌。
 */
public interface IBrand {

    void info();

}

package com.geek.bridge;

/**
 * 苹果品牌。
 */
public class Apple implements IBrand {

    @Override
    public void info() {
        System.out.print("苹果");
    }

}

package com.geek.bridge;

/**
 * 联想品牌。
 */
public class Lenovo implements IBrand {

    @Override
    public void info() {
        System.out.print("联想");
    }

}

package com.geek.bridge;

/**
 * 抽象的电脑类型类。
 */
public abstract class Computer {

    /**
     * 组合 ~ 品牌 ~ （桥）。
     */
    protected IBrand brand;

    public Computer(IBrand brand) {
        this.brand = brand;
    }

    public void info() {
        brand.info();
    }

}


class Desktop extends Computer {

    public Desktop(IBrand brand) {
        super(brand);
    }

    @Override
    public void info() {
        super.info();
        System.out.println("台式机。");
    }

}

class Laptop extends Computer {

    public Laptop(IBrand brand) {
        super(brand);
    }

    @Override
    public void info() {
        super.info();
        System.out.println("笔记本。");
    }

}

package com.geek.bridge;

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 苹果笔记本。
        Computer computer = new Laptop(new Apple());
        computer.info();
        // 联想台式机。
        Computer computer1 = new Desktop(new Lenovo());
        computer1.info();
    }

}

好处分析。

桥接模式偶尔类似于多继承方案，但是多继承方案违背了“单一职责原则”，复用性比较
差，类的个数也非常多，桥接模式是比多继承方案更好的解决方法。极大的减少了子类的
个数，从而降低管理和维护的成本。
桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统。符合开闭原则，就像一座桥，可以把两个变化的维度连接起来。

劣势分析。

桥接模式的引入会增加系统的理解与设计难度，由于聚合关联关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设计与编程。
桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，此其使用范围具有一定的局限。

最佳实践。

如果一个系统需要在构建的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承联系，通过桥接模式可以使它们在抽象层建立一个关联关系。抽象化角色和实现化角色可以以继承的方式独立扩展而互不影响，在程序运行时可以动态将一个抽象化子类的对象和一个实现化子类的对象进行组合，即系统需要对抽象化角色和实现化角色进行动态耦合。
一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展。
虽然在系统中使用继承是没有问题的，但是由于抽象化角色和具体化角色需要独立变化，设计要求需要独立管理这两者。对于那些不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加的系统，桥接模式尤为适用。

场景。