详解桥接模式

引言

在开发过程中，可能会遇到系统设计有多种维度变化的情况，比如我们想画一幅五彩斑斓的画，需要用到12个颜色，但是需要粗细不同的线条（粗、中、细），如果用蜡笔，就需要粗中细三种蜡笔，每种蜡笔共12个颜色，一共12*3=36个对象。但是如果用毛笔，就只需要3根毛笔和一个12色的颜料盒，一共3+12个对象。由于蜡笔系统和颜色耦合关系强，毛笔系统和颜色耦合关系弱，因此毛笔系统需要的对象数更少，这其中就蕴含着桥接模式的思想。

1.概念

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(lnterface)模式。

理解：桥接模式将继承关系转化为关联关系，因此可以降低系统的耦合度，减少代码量。

2.模式结构

3.模式分析

Abstraction：抽象类，用于定义抽象类的接口，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，既可以包含抽象业务方法，也可以包含具体业务方法。核心代码如下：

abstract class Abstraction{

    protected Implementor impl;//定义实现类接口对象

    public void setImpl(Implementor impl){

        this.impl=impl;

    }

    public abstract void operation(); //声明抽象业务方法
    
}

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。核心代码如下：

class RefinedAbstraction extends Abstraction{

    public void operation(){

        //业务代码

        impl.operationImpl();//调用实现类的方法

        //业务代码

    }

}

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。核心代码如下：

interface Implementor {

    public void operationImpl();

}

Concretelmplementor：具体实现类，具体实现Implementor接口，在不同的Concretelmplementor中提供基本操作的不同实现，在程序运行时，Concretelmplementor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。

4.具体实例分析

Color：颜色实现类接口，定义了颜色上色方法。具体代码如下：

//实现类接口

public interface Color {

    public void drawWithColor();

}

Red：具体实现类红色类，实现了Color接口，并实现具体的红色上色方法，具体代码如下：

//具体实现类

public class Red implements Color{

    @Override

    public void drawWithColor(){

        System.out.println("使用红色上色");

    }

}

Green：具体实现类绿色类，实现了Color接口，并实现具体的绿色上色方法，具体代码如下：

//具体实现类

public class Green implements Color{

    @Override

    public void drawWithColor(){

        System.out.println("使用绿色上色");

    }

}

Shape：抽象形状类，定义引用类型的Color属性，通过聚集关系代替继承关系实现解耦，并定义抽象方法drawShape()。具体代码如下：

//抽象类

public abstract class Shape {

    protected Color color;



    public Shape(Color color){

        this.color = color;

    }



    abstract void drawShape();

}

Circle：扩充抽象类圆类，通过继承Shape类并实现抽象方法，这个方法通过调用引用类型color变量的drawWithColor()方法，实现形状和颜色的分离，从而解耦合，可以生成我们想要的颜色的形状。具体代码如下：

//扩充抽象类

public class Circle extends Shape{

    public Circle(Color color){

        super(color);

    }

    public void drawShape(){

        System.out.println("画一个圆");

        color.drawWithColor();

    }

}

Rectangle：扩充抽象类矩形类，作用和实现类似Circle。具体代码如下：

//扩充抽象类

public class Rectangle extends Shape{

    public Rectangle(Color color){

        super(color);

    }

    public void drawShape(){

        System.out.println("画一个矩形");

        color.drawWithColor();

    }

}

Client：客户端，通过调用Shape类和Color接口，绘制不同颜色的形状组合。具体代码如下：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {

        Color red = new Red();

        Shape circle = new Circle(red);

        circle.drawShape();

        Color green = new Green();

        Shape rectangle = new Rectangle(green);

        rectangle.drawShape();

    }

}

运行代码，结果如下：

5.优缺点

主要优点如下:

(1)分离抽象接口及其实现部分。桥接模式使用“对象间的关联关系”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维度的变化，也就是说抽象和实现不再在同一个继承层次结构中，而是“子类化”它们，使它们各自都具有自己的子类，以便任何组合子类，从而获得多维度组合对象。

(2)在很多情况下，桥接模式可以取代多层维承方案，多层继承方案违背了“单一职责原则”，复用性较差，且类的个数非常多，桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法，它极大减少了子类的个数。

(3)桥接模式提高了系统的可扩展性，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”。

主要缺点如下：

(1)桥接模式的使用会增加系统的理解与设计难度，由于关联关系建立在抽象层，要求开发者一开始就针对抽象层进行设计与编程。

(2)桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性，如何正确识别两个独立维度也需要一定的经验积累。