研磨设计模式之 桥接模式-1

本文探讨了在消息通知系统中如何逐步引入桥接模式解决扩展性问题。从单一的消息类型及发送方式开始,逐步增加加急与特急消息类型以及手机短信发送方式,展示了传统继承方式在扩展性上的局限性。

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桥接模式(Bridge)

1  场景问题

1.1  发送提示消息

        考虑这样一个实际的业务功能:发送提示消息。基本上所有带业务流程处理的系统都会有这样的功能,比如某人有新的工作了,需要发送一条消息提示他。
        从业务上看,消息又分成普通消息、加急消息和特急消息多种,不同的消息类型,业务功能处理是不一样的,比如加急消息是在消息上添加加急,而特急消息除了添加特急外,还会做一条催促的记录,多久不完成会继续催促。从发送消息的手段上看,又有系统内短消息、手机短消息、邮件等等。
        现在要实现这样的发送提示消息的功能,该如何实现呢?


1.2  不用模式的解决方案

1:实现简化版本
        先考虑实现一个简单点的版本,比如:消息先只是实现发送普通消息,发送的方式呢,先实现系统内短消息和邮件。其它的功能,等这个版本完成过后,再继续添加,这样先把问题简单化,实现起来会容易一点。
 (1)由于发送普通消息会有两种不同的实现方式,为了让外部能统一操作,因此,把消息设计成接口,然后由两个不同的实现类,分别实现系统内短消息方式和邮件发送消息的方式。此时系统结构如图1所示:

 

 图1  简化版本的系统结构示意图

 

下面看看大致的实现示意。

(2)先来看看消息的统一接口,示例代码如下:

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/**
  * 消息的统一接口
  */
public  interface  Message {
     /**
      * 发送消息
      * @param message 要发送的消息内容
      * @param toUser 消息发送的目的人员
      */
     public  void  send(String message,String toUser);
}

 

(3)再来分别看看两种实现方式,这里只是为了示意,并不会真的去发送Email和站内短消息,先看站内短消息的方式,示例代码如下:

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/**
  * 以站内短消息的方式发送普通消息
  */
public   class  CommonMessageSMS implements  Message{
     public  void  send(String message, String toUser) {
         System.out.println( "使用站内短消息的方式,发送消息'"
+message+ "'给" +toUser);
     }
}

同样的,实现以Email的方式发送普通消息,示例代码如下:

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/**
  * 以Email的方式发送普通消息
  */
public  class  CommonMessageEmail implements  Message{
     public  void  send(String message, String toUser) {
         System.out.println( "使用Email的方式,发送消息'"
+message+ "'给" +toUser);
     }
}

2:实现发送加急消息


        上面的实现,看起来很简单,对不对。接下来,添加发送加急消息的功能,也有两种发送的方式,同样是站内短消息和Email的方式。
        加急消息的实现跟普通消息不同,加急消息会自动在消息上添加加急,然后再发送消息;另外加急消息会提供监控的方法,让客户端可以随时通过这个方法来了解对于加急消息处理的进度,比如:相应的人员是否接收到这个信息,相应的工作是否已经开展等等。因此加急消息需要扩展出一个新的接口,除了基本的发送消息的功能,还需要添加监控的功能,这个时候,系统的结构如图2所示:
 

 

 

                                      图2  加入发送加急消息后的系统结构示意图

(1)先看看扩展出来的加急消息的接口,示例代码如下:

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/**
  * 加急消息的抽象接口
  */
public  interface  UrgencyMessage extends  Message{
     /**
      * 监控某消息的处理过程
      * @param messageId 被监控的消息的编号
      * @return 包含监控到的数据对象,这里示意一下,所以用了Object
      */
     public  Object watch(String messageId);
}
(2)相应的实现方式还是发送站内短消息和Email两种,同样需要两个实现类来分别实现这两种方式,先看站内短消息的方式,示例代码如下:

  
  
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public  class  UrgencyMessageSMS implements  UrgencyMessage{
     public  void  send(String message, String toUser) {
         message = "加急:" +message;
         System.out.println( "使用站内短消息的方式,发送消息'"
+message+ "'给" +toUser);
     }
 
     public  Object watch(String messageId) {
         //获取相应的数据,组织成监控的数据对象,然后返回      
         return  null ;
     }  
}
再看看Emai的方式,示例代码如下:

  
  
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public  class  UrgencyMessageEmail implements  UrgencyMessage{
     public  void  send(String message, String toUser) {
         message = "加急:" +message;
         System.out.println( "使用Email的方式,发送消息'"
+message+ "'给" +toUser);
     }
     public  Object watch(String messageId) {
         //获取相应的数据,组织成监控的数据对象,然后返回      
         return  null ;
     }  
}
(3)事实上,在实现加急消息发送的功能上,可能会使用前面发送不同消息的功能,也就是让实现加急消息处理的对象继承普通消息的相应实现,这里为了让结构简单一点,清晰一点,所以没有这样做。


1.3  有何问题

        上面这样实现,好像也能满足基本的功能要求,可是这么实现好不好呢?有没有什么问题呢?
        咱们继续向下来添加功能实现,为了简洁,就不再去进行代码示意了,通过实现的结构示意图就可以看出实现上的问题。
1:继续添加特急消息的处理
        特急消息不需要查看处理进程,只要没有完成,就直接催促,也就是说,对于特急消息,在普通消息的处理基础上,需要添加催促的功能。而特急消息、还有催促的发送方式,相应的实现方式还是发送站内短消息和Email两种,此时系统的结构如图3所示:


                                     图3  加入发送特急消息后的系统结构示意图

        仔细观察上面的系统结构示意图,会发现一个很明显的问题,那就是:通过这种继承的方式来扩展消息处理,会非常不方便。
        你看,实现加急消息处理的时候,必须实现站内短消息和Email两种处理方式,因为业务处理可能不同;在实现特急消息处理的时候,又必须实现站内短消息和Email这两种处理方式。
        这意味着,以后每次扩展一下消息处理,都必须要实现这两种处理方式,是不是很痛苦,这还不算完,如果要添加新的实现方式呢?继续向下看吧。


2:继续添加发送手机消息的处理方式

        如果看到上面的实现,你还感觉问题不是很大的话,继续完成功能,添加发送手机消息的处理方式。
        仔细观察现在的实现,如果要添加一种新的发送消息的方式,是需要在每一种抽象的具体实现里面,都要添加发送手机消息的处理的。也就是说:发送普通消息、加急消息和特急消息的处理,都可以通过手机来发送。这就意味着,需要添加三个实现。此时系统结构如图4所示:
 

 

                                图4  加入发送手机消息后的系统结构示意图
        这下能体会到这种实现方式的大问题了吧。


3:小结一下出现的问题
        采用通过继承来扩展的实现方式,有个明显的缺点:扩展消息的种类不太容易,不同种类的消息具有不同的业务,也就是有不同的实现,在这种情况下,每个种类的消息,需要实现所有不同的消息发送方式。
        更可怕的是,如果要新加入一种消息的发送方式,那么会要求所有的消息种类,都要加入这种新的发送方式的实现。
要是考虑业务功能上再扩展一下呢?比如:要求实现群发消息,也就是一次可以发送多条消息,这就意味着很多地方都得修改,太恐怖了。
        那么究竟该如何实现才能既实现功能,又能灵活的扩展呢?
 


内容概要:本文详细介绍了如何使用Matlab对地表水源热泵系统进行建模,并采用粒子群算法来优化每小时的制冷量和制热量。首先,文章解释了地表水源热泵的工作原理及其重要性,随后展示了如何设定基本参数并构建热泵机组的基础模型。接着,文章深入探讨了粒子群算法的具体实现步骤,包括参数设置、粒子初始化、适应度评估以及粒子位置和速度的更新规则。为了确保优化的有效性和实用性,文中还讨论了如何处理实际应用中的约束条件,如设备的最大能力和制冷/制热模式之间的互斥关系。此外,作者分享了一些实用技巧,例如引入混合优化方法以加快收敛速度,以及在目标函数中加入额外的惩罚项来减少不必要的模式切换。最终,通过对优化结果的可视化分析,验证了所提出的方法能够显著降低能耗并提高系统的运行效率。 适用人群:从事暖通空调系统设计、优化及相关领域的工程师和技术人员,尤其是那些希望深入了解地表水源热泵系统特性和优化方法的专业人士。 使用场景及目标:适用于需要对地表水源热泵系统进行精确建模和优化的情景,旨在找到既满足建筑负荷需求又能使机组运行在最高效率点的制冷/制热量组合。主要目标是在保证室内舒适度的前提下,最大限度地节约能源并延长设备使用寿命。 其他说明:文中提供的Matlab代码片段可以帮助读者更好地理解和复现整个建模和优化过程。同时,作者强调了在实际工程项目中灵活调整相关参数的重要性,以便获得更好的优化效果。
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