7.桥模式（Bridge）

最新推荐文章于 2022-04-24 11:49:40 发布

Tobias Shieh

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分类专栏：可复用面向对象软件基础（23种设计模式）

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本文讲述了单一职责模式中的桥模式，介绍了桥模式的动机、定义、结构、代码实例，最后进行了总结。
再次感谢GeekBand的李建忠老师、GOF等前辈

1. “单一职责”模式:

在软件组件的设计中，如果责任划分的不清晰，使用继承得到的结果往往是随着需求的变化，子类急剧膨胀，同时充斥着重复代码，这时候的关键是划清责任。
典型模式
- Decorator
- Bridge 桥模式

2. 动机（Motivation）

由于某些类型的固有的实现逻辑，使得它们具有两个变化的维度，乃至多个纬度的变化。
如何应对这种“多维度的变化”？如何利用面向对象技术来使得类型可以轻松地沿着两个乃至多个方向变化，而不引入额外的复杂度？

3. 代码实例

brideg1.cpp代码实现的是“不同平台下的不同版本消息传输机制”，其中Messager为基类；PCMessagerBase、MobileMessagerBase是在PC与Mobile平台上的实现基类，继承Messager；PCMessagerLite、PCMessagerPerfect是PC消息传输机制的精简版与完美版实现，继承PCMessagerBase；MobileMessagerLite、MobileMessagerPerfect是Mobile消息传输机制的精简版与完美版实现，继承MobileMessagerBase。

// bridge1.cpp
// 消息机制抽象基类
class Messager{
public:
	// 业务逻辑接口
    virtual void Login(string username, string password)=0;
    virtual void SendMessage(string message)=0;
    virtual void SendPicture(Image image)=0;

	// 平台相关接口
    virtual void PlaySound()=0;
    virtual void DrawShape()=0;
    virtual void WriteText()=0;
    virtual void Connect()=0;
    
    virtual ~Messager(){}
};

// PC平台 抽象类
class PCMessagerBase : public Messager{
public:
    virtual void PlaySound(){
        //**********
    }
    virtual void DrawShape(){
        //**********
    }
    virtual void WriteText(){
        //**********
    }
    virtual void Connect(){
        //**********
    }
};

// Mobile平台实现抽象类
class MobileMessagerBase : public Messager{
public:
    virtual void PlaySound(){
        //==========
    }
    virtual void DrawShape(){
        //==========
    }
    virtual void WriteText(){
        //==========
    }
    virtual void Connect(){
        //==========
    }
};

// PC 精简版实现类
class PCMessagerLite : public PCMessagerBase {
public:
    virtual void Login(string username, string password){
        
        PCMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){
        
        PCMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){
        
        PCMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};

// PC 完美版实现类
class PCMessagerPerfect : public PCMessagerBase {
public:
    
    virtual void Login(string username, string password){
        
        PCMessagerBase::PlaySound();
        //********
        PCMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){
        
        PCMessagerBase::PlaySound();
        //********
        PCMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){
        
        PCMessagerBase::PlaySound();
        //********
        PCMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};

//  Mobile 精简版实现类
class MobileMessagerLite : public MobileMessagerBase {
public:
    
    virtual void Login(string username, string password){
        
        MobileMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){
        
        MobileMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){
        
        MobileMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};

// Mobile 完美版实现类
class MobileMessagerPerfect : public MobileMessagerBase {
public:
    
    virtual void Login(string username, string password){
        
        MobileMessagerBase::PlaySound();
        //********
        MobileMessagerBase::Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){
        
        MobileMessagerBase::PlaySound();
        //********
        MobileMessagerBase::WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){
        
        MobileMessagerBase::PlaySound();
        //********
        MobileMessagerBase::DrawShape();
        //........
    }
};

void Process(){
        //编译时装配
        Messager *m =
            new MobileMessagerPerfect();
}

简单绘制上述代码类的继承关系，通过这个例子我们更清楚的认识了通过继承方式是如何扩展代码的，比如PCMessagerBase与MobileMessagerBase是为了重写平台接口的，PCMessagerLite、PCMessagerPerfect、MobileMessagerLite、MobileMessagerPerfect是为了实现消息机制接口的，这种扩充方式不仅灵活性差，而且代码重复度高，造成这个问题的最主要原因就是职责划分不清晰，平台实现为什么要加到消息机制实现当中呢？我们只需要调用接口就行了，具体平台的实现细节不应由消息机制承但。
在这里插入图片描述
根据“单一职责原则”，必须先对Message进行分割，可以分为业务与实现，其中业务类Message主要用于实现消息机制，MessageImp用于具体平台接口实现，根据“优先使用组合，而不是类继承原则”，应在Message中维护一个MessageImp对象指针，用于提供平台接口调用，通过这种方法可以隔离平台变化。

// bridge2.cpp
// 消息机制抽象基类
class Messager{
protected:
     MessagerImp* messagerImp;	//维护具体平台实现对象
public:
    virtual void Login(string username, string password)=0;
    virtual void SendMessage(string message)=0;
    virtual void SendPicture(Image image)=0;
    
    virtual ~Messager(){}
};

// 消息平台实现抽象类
class MessagerImp{
public:
    virtual void PlaySound()=0;
    virtual void DrawShape()=0;
    virtual void WriteText()=0;
    virtual void Connect()=0;
    
    virtual MessagerImp(){}
};

// PC 平台实现类
class PCMessagerImp : public MessagerImp{
public:
    virtual void PlaySound(){
        //**********
    }
    virtual void DrawShape(){
        //**********
    }
    virtual void WriteText(){
        //**********
    }
    virtual void Connect(){
        //**********
    }
};

// Mobile 平台实现类
class MobileMessagerImp : public MessagerImp{
public:
    virtual void PlaySound(){
        //==========
    }
    virtual void DrawShape(){
        //==========
    }
    virtual void WriteText(){
        //==========
    }
    virtual void Connect(){
        //==========
    }
};

// 精简版
class MessagerLite : public Messager {
public:
    
    virtual void Login(string username, string password){
        
        messagerImp->Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){
        
        messagerImp->WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){
        
        messagerImp->DrawShape();
        //........
    }
};


// 完美版
class MessagerPerfect : public Messager {
public:    
    virtual void Login(string username, string password){
        
        messagerImp->PlaySound();
        //********
        messagerImp->Connect();
        //........
    }
    virtual void SendMessage(string message){
        
        messagerImp->PlaySound();
        //********
        messagerImp->WriteText();
        //........
    }
    virtual void SendPicture(Image image){
        
        messagerImp->PlaySound();
        //********
        messagerImp->DrawShape();
        //........
    }
};

void Process(){
    //运行时装配
    MessagerImp* mImp = new PCMessagerImp();
    Messager *m = new Messager(mImp);
}

4. 模式定义

将抽象部分(业务功能)[消息机制实现]与实现部分(平台实现)[具体平台接口实现]分离，使它们都可以独立地变化。

桥模式和装饰模式的比较：

装饰模式主要是为了动态的增加功能，变化点为“被添加功能的子类类型不同”，由于这些功能并不属于被添加类，所以不是用继承，而是通过组合来实现功能的扩充，但通常我们也将添加了功能的类作为被添加类类型的一种，所以出现了既包含is-a关系也包含has-a关系的类。
桥模式主要是为了应对包含多个不同变化方向的类，每个方向都会发生变化，当然也有多个变化点，根据“单一职责原则”，桥模式更针对于将非主业务内容分割出去，并使用组合关系实现。
两者有共同地方就是都是通过组合划分职责的，只不过装饰模式只维护一个被装饰类类型指针，而桥模式可以维护多个类类型指针，如果有多个非业务内容的化。

5. 结构

在这里插入图片描述
绿色部分表示稳定，红色部分表示变化，Abstraction相当于Messager，imp相当于messagerImp，Implementor相当于MessagerImp，RefinedAbustraction相当于MessagerLite与MessagerPerfect，ConcreteImplementorA/B相当于MobileMessagerImp与PCMessagerImp。

6. 要点总结

Bridge模式使用“对象间的组合关系”解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。所谓抽象和实现沿着各自纬度的变化，即“子类化”它们。
Bridge模式有时候类似于多继承方案，但是多继承方案往往违背单一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差。Bridge模式是比多继承方案更好的解决方法。
Bridge模式的应用一般在“两个非常强的变化维度”，有时一个类也有多于两个的变化维度，这时可以使用Bridge的扩展模式。