软件设计模式修炼 -- 桥接模式

1年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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桥接模式用一种很巧妙的方式处理继承存在的问题，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，同时有效地控制了系统中类的个数。

模式动机

设想如果要绘制矩形、圆形、椭圆、正方形，我们至少需要四个形状类，如果绘制的图形需要具有不同的颜色，如红色、绿色、蓝色等，此时至少有两种设计方案：第一种是为每一个行政都提供一套各种颜色的版本，这种方案使用的是多级继承结构，如果有四种形状，十二种颜色，则我们需要四十八个类。如果要增加新形状则同时也要具备所有的颜色，增加新的颜色也要为所有的形状添加对应颜色的子类；第二种提供四个形状类、十二种颜色类，根据实际对形状和颜色进行组合，此时系统中的类是十六个。如需增加新的形状或颜色，只需再增加一个新的形状类或颜色类即可。

很明显，对于有两个变化维度（即两个变化的原因）的系统，采用方案二可以使系统中类的个数更少，且系统扩展更为方便。

模式定义

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

模式结构

软件设计模式修炼 -- 桥接模式

桥接模式包含如下几个角色：

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，其中定义一个Implementor类型对象使其与implementor之间具有关联关系，它可以包含抽象的业务方法，还可以包含具体的业务方法。
RefineAbstraction（扩充抽象类）

扩充由Abstraction定义的接口，通常情况下是具体类，实现在Abstraction中定义的抽象业务方法，在RefineAbstraction可以调用Implementor中定义的业务方法。
Implementor（实现类接口）

对一些基本操作进行了定义，而具体实现交给其子类。
ConcreteImplementorA（具体实现类）

实现Implementor接口并且具体实现它，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，提供给客户具体的业务操作方法。

桥接模式实例之模拟毛笔

实例说明

现需提供大小两种型号的画笔，能绘制三种不同的颜色，只需五个类就能实现功能。

实例代码及解释

实现类接口Color

public interface Color {

    void bepaint(String penType, String name);
}

具体实现类Red

public class Red implements Color {

    @Override
    public void bepaint(String penType, String name) {
        System.out.println(penType + "红色的" + name);
    }
}

具体实现类Green

public class Green implements Color {

    @Override
    public void bepaint(String penType, String name) {
        System.out.println(penType + "绿色的" + name);
    }
}

具体实现类Blue

public class Blue implements Color {

    @Override
    public void bepaint(String penType, String name) {
        System.out.println(penType + "蓝色的" + name);
    }
}

抽象类Pen

public abstract class Pen {

    protected Color color;

    public void setColor(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw(String name);
}

扩充抽象类BigPen

public class BigPen extends Pen {

    @Override
    public void draw(String name) {
        String penType = "大号毛笔绘制";
        this.color.bepaint(penType, name);
    }
}

扩充抽象类SmallPen

public class SmallPen extends Pen {

    @Override
    public void draw(String name) {
        String penType = "小号毛笔绘制";
        this.color.bepaint(penType, name);
    }
}

XML操作工具

public class XMLUtilPen {

    public static Object getBean(String args) {

        try {
            DocumentBuilderFactory documentBuilderFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
            DocumentBuilder documentBuilder = documentBuilderFactory.newDocumentBuilder();

            Document document = documentBuilder.parse(new File("configPen.xml"));
            NodeList nodeList = document.getElementsByTagName("className");
            Node classNode = null;

            if (args.equals("color")) {
                classNode = nodeList.item(0).getFirstChild();
            } else if (args.equals("pen")) {
                classNode = nodeList.item(1).getFirstChild();
            }

            String cName = classNode.getNodeValue();

            Class c = Class.forName("com.bridgePattern." + cName);
            Object o = c.newInstance();
            return o;

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }

    }
}

客户端测试类Client

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        Color color = (Color) XMLUtilPen.getBean("color");
        Pen pen = (Pen) XMLUtilPen.getBean("pen");

        pen.setColor(color);
        pen.draw("桃花");
    }
}

结果分析

如果在配置文件将第一个节点中内容设置为 Red，第一个节点中内容设置为 BigPen，则输出结果如下：

如果在配置文件将第一个节点中内容设置为 Blue，第一个节点中内容设置为 SmallPen，则输出结果如下：

如果需要增加新的毛笔或颜色，只需增加对应的扩充抽象类或具体实现类即可。在使用桥接模式设计的系统中，无论是哪个维度的扩展，对原有代码都无须修改，且更换具体类只需修改配置文件，桥接模式通过抽象方法耦合，使得系统具有良好的扩展能力。