桥接模式（Bridge）-优快云博客

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

模式的结构

桥接模式是一种很实用的结构型设计模式，如果软件系统中某个类存在两个独立变化的维度，通过该模式可以将这两个维度分离出来，使两者可以独立扩展，让系统更加符合“单一职责原则”。与多层继承方案不同，它将两个独立变化的维度设计为两个独立的继承等级结构，并且在抽象层建立一个抽象关联，该关联关系类似一条连接两个独立继承结构的桥，故名桥接模式。桥接模式用一种巧妙的方式处理多层继承存在的问题，用抽象关联取代了传统的多层继承，将类之间的静态继承关系转换为动态的对象组合关系，使得系统更加灵活，并易于扩展，同时有效控制了系统中类的个数。桥接定义如下：桥接模式(Bridge Pattern)：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。它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。桥接模式的结构与其名称一样，存在一条连接两个继承等级结构的桥，桥接模式结构如图所示：

在桥接模式结构图中包含如下几个角色：

Abstraction（抽象类）：用于定义抽象类的接口，它一般是抽象类而不是接口，其中定义了一个Implementor（实现类接口）类型的对象并可以维护该对象，它与Implementor之间具有关联关系，它既可以包含抽象业务方法，也可以包含具体业务方法。

RefinedAbstraction（扩充抽象类）：扩充由Abstraction定义的接口，通常情况下它不再是抽象类而是具体类，它实现了在Abstraction中声明的抽象业务方法，在RefinedAbstraction中可以调用在Implementor中定义的业务方法。

Implementor（实现类接口）：定义实现类的接口，这个接口不一定要与Abstraction的接口完全一致，事实上这两个接口可以完全不同，一般而言，Implementor接口仅提供基本操作，而Abstraction定义的接口可能会做更多更复杂的操作。Implementor接口对这些基本操作进行了声明，而具体实现交给其子类。通过关联关系，在Abstraction中不仅拥有自己的方法，还可以调用到Implementor中定义的方法，使用关联关系来替代继承关系。

ConcreteImplementor（具体实现类）：具体实现Implementor接口，在不同的ConcreteImplementor中提供基本操作的不同实现，在程序运行时，ConcreteImplementor对象将替换其父类对象，提供给抽象类具体的业务操作方法。桥接模式是一个非常有用的模式，在桥接模式中体现了很多面向对象设计原则的思想，包括“单一职责原则”、“开闭原则”、“合成复用原则”、“里氏代换原则”、“依赖倒转原则”等。熟悉桥接模式有助于我们深入理解这些设计原则，也有助于我们形成正确的设计思想和培养良好的设计风格。

模式的实现

package bridge;
public class BridgeTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Implementor imple=new ConcreteImplementorA();
        Abstraction abs=new RefinedAbstraction(imple);
        abs.Operation();
    }
}
//实现化角色
interface Implementor
{
    public void OperationImpl();
}
//具体实现化角色
class ConcreteImplementorA implements Implementor
{
    public void OperationImpl()
    {
        System.out.println("具体实现化(Concrete Implementor)角色被访问" );
    }
}
//抽象化角色
abstract class Abstraction
{
   protected Implementor imple;
   protected Abstraction(Implementor imple)
   {
       this.imple=imple;
   }
   public abstract void Operation();   
}
//扩展抽象化角色
class RefinedAbstraction extends Abstraction
{
   protected RefinedAbstraction(Implementor imple)
   {
       super(imple);
   }
   public void Operation()
   {
       System.out.println("扩展抽象化(Refined Abstraction)角色被访问" );
       imple.OperationImpl();
   }
}

应用实例

欲开发一个跨平台图像浏览系统，要求该系统能够显示BMP、JPG、GIF、PNG等多种格式的文件，并且能够在Windows、Linux、Unix等多个操作系统上运行。系统首先将各种格式的文件解析为像素矩阵(Matrix)，然后将像素矩阵显示在屏幕上，在不同的操作系统中可以调用不同的绘制函数来绘制像素矩阵。系统需具有较好的扩展性以支持新的文件格式和操作系统

为了减少所需生成的子类数目，实现将操作系统和图像文件格式两个维度分离，使它们可以独立改变，Sunny公司开发人员使用桥接模式来重构跨平台图像浏览系统的设计，其基本结构。

Image充当抽象类，其子类JPGImage、PNGImage、BMPImage和GIFImage充当扩充抽象类；ImageImp充当实现类接口，其子类WindowsImp、LinuxImp和UnixImp充当具体实现类。

完整代码如下所示：

//像素矩阵类：辅助类，各种格式的文件最终都被转化为像素矩阵，不同的操作系统提供不同的方式显示像素矩阵

class Matrix {

//此处代码省略

}

//抽象图像类：抽象类
abstract class Image {
protected ImageImp imp;
public void setImageImp(ImageImp imp) {
this.imp = imp;
}
public abstract void parseFile(String fileName);
}
//抽象操作系统实现类：实现类接口

interface ImageImp {
public void doPaint(Matrix m); //显示像素矩阵m
}
//Windows操作系统实现类：具体实现类
class WindowsImp implements ImageImp {
public void doPaint(Matrix m) {
//调用Windows系统的绘制函数绘制像素矩阵
System.out.print("在Windows操作系统中显示图像：");
}
}
//Linux操作系统实现类：具体实现类
class LinuxImp implements ImageImp {
public void doPaint(Matrix m) {
//调用Linux系统的绘制函数绘制像素矩阵
System.out.print("在Linux操作系统中显示图像：");
}
}
//Unix操作系统实现类：具体实现类
class UnixImp implements ImageImp {
public void doPaint(Matrix m) {
//调用Unix系统的绘制函数绘制像素矩阵
System.out.print("在Unix操作系统中显示图像：");
}
}
//JPG格式图像：扩充抽象类
class JPGImage extends Image {
public void parseFile(String fileName) {
//模拟解析JPG文件并获得一个像素矩阵对象m;
Matrix m = new Matrix();
imp.doPaint(m);
System.out.println(fileName + "，格式为JPG。");
}
}
//PNG格式图像：扩充抽象类
class PNGImage extends Image {
public void parseFile(String fileName) {
//模拟解析PNG文件并获得一个像素矩阵对象m;
Matrix m = new Matrix();
imp.doPaint(m);
System.out.println(fileName + "，格式为PNG。");
}
}
//BMP格式图像：扩充抽象类
class BMPImage extends Image {
public void parseFile(String fileName) {
//模拟解析BMP文件并获得一个像素矩阵对象m;
Matrix m = new Matrix();

imp.doPaint(m);
System.out.println(fileName + "，格式为BMP。");
}
}
//GIF格式图像：扩充抽象类
class GIFImage extends Image {
public void parseFile(String fileName) {
//模拟解析GIF文件并获得一个像素矩阵对象m;
Matrix m = new Matrix();
imp.doPaint(m);
System.out.println(fileName + "，格式为GIF。");
}
}

为了让系统具有更好的灵活性和可扩展性，我们引入了配置文件，将具体扩充抽象类和具体实现类类名都存储在配置文件中，再通过反射生成对象，将生成的具体实现类对象注入到扩充抽象类对象中，其中，配置文件config.xml的代码如下所示：

<?xml version="1.0"?>
<config>
<!--RefinedAbstraction-->
<className>JPGImage</className>
<!--ConcreteImplementor-->
<className>WindowsImp</className>
</config>

用于读取配置文件config.xml并反射生成对象的XMLUtil类的代码如下所示：

import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;
public class XMLUtil {
//该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
public static Object getBean(String args) {
try {
//创建文档对象
DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("config.xml"));
NodeList nl=null;
Node classNode=null;
String cName=null;
nl = doc.getElementsByTagName("className");
if(args.equals("image")) {
//获取第一个包含类名的节点，即扩充抽象类
classNode=nl.item(0).getFirstChild();
}
else if(args.equals("os")) {
//获取第二个包含类名的节点，即具体实现类
classNode=nl.item(1).getFirstChild();
}
cName=classNode.getNodeValue();
//通过类名生成实例对象并将其返回
Class c=Class.forName(cName);
Object obj=c.newInstance();
return obj;
}
catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}

编写如下客户端测试代码：

class Client {
public static void main(String args[]) {
Image image;
ImageImp imp;
image = (Image)XMLUtil.getBean("image");
imp = (ImageImp)XMLUtil.getBean("os");
image.setImageImp(imp);
image.parseFile("小龙女");
}
}

编译并运行程序，输出结果如下：

在Windows操作系统中显示图像：小龙女，格式为JPG