技术成神之路：设计模式（十九）桥接模式

介绍

桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，通过将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都能够独立地变化。它的核心思想是将接口与实现解耦，从而使得两者可以独立地变化。

1.定义

桥接模式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。

2. 主要作用

• 解耦：桥接模式通过将抽象和实现分离，降低了系统的耦合度。
• 扩展性：可以灵活地添加新的实现类和抽象类，而无需修改现有代码。
• 减少类的数量：通过组合的方式，避免了大量的子类产生，降低了系统的复杂性。

3. 解决的问题

• 类的数量急剧增加，导致管理和维护困难。
• 修改一个实现类可能会影响多个子类，增加了系统的脆弱性。
• 不同的实现类可能会在抽象类中被硬编码，缺乏灵活性。

4. 模式原理

包含角色：

1. Abstraction（抽象类）： 定义抽象类的接口，维护一个指向 Implementor 类型对象的指针。
2. RefinedAbstraction（细化抽象类）： 扩展抽象类，并实现具体业务逻辑。
3. Implementor（实现类接口）： 定义实现类的接口，不一定与抽象类的接口完全一致。
4. ConcreteImplementor（具体实现类）： 实现 Implementor 接口，并完成具体业务。

UML类图：

代码示例：
以图形绘制为例，展示如何使用桥接模式来分离图形（形状）与绘制方式（颜色）

interface Color {
    void applyColor();
}


class RedColor implements Color {
    public void applyColor() {
        System.out.println("Red.");
    }
}


class GreenColor implements Color {
    public void applyColor() {
        System.out.println("Green.");
    }
}


abstract class Shape {
    protected Color color;

    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    abstract void draw();
}


class Circle extends Shape {
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    public void draw() {
        System.out.print("Circle filled with color ");
        color.applyColor();
    }
}


class Square extends Shape {
    public Square(Color color) {
        super(color);
    }

    public void draw() {
        System.out.print("Square filled with color ");
        color.applyColor();
    }
}

调用

public class BridgePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape redCircle = new Circle(new RedColor());
        Shape greenSquare = new Square(new GreenColor());

        redCircle.draw();  
        greenSquare.draw();  
    }
}

打印输出

Circle filled with color Red.
Square filled with color Green.

我觉得桥接模式的含义就两个字 分离，就像上面定义讲的，部分分离，独立变化，了解这点就明白了桥接模式的核心意义。

桥接模式的应用在我们生活中也很常见，比如一个大公司有许多部门，他们相互独立，又存在联系，各司其职，共同组成了公司的架构，可想而知，如果一家公司不存在部分划分，你既是开发又是测试，既是老板又是财务，那么运行起来是多么混乱。

举一反三

Java 的 I/O 库使用了桥接模式。InputStream 和 OutputStream 是抽象类，定义了输入和输出的基本操作，而各种具体的实现类（如 FileInputStream、BufferedInputStream 等）则实现了这些操作。
Reader 和 Writer 类可以被视为实现类接口。而FileReader 和 FileWriter 则可以被视为具体实现类.

可以总结如下：

Abstraction: InputStream 和 OutputStream
RefinedAbstraction: FileInputStream 和 FileOutputStream
Implementor: Reader 和 Writer
ConcreteImplementor: FileReader 和 FileWriter

5. 优缺点

优点

• 灵活性：可以在运行时切换不同的实现。
• 易于扩展：可以通过增加新类而不是修改现有类来扩展系统。
• 降低了系统复杂性：通过组合而非继承减少了类的数量。

缺点

• 增加复杂性：引入了额外的抽象层次，增加了系统的复杂性。
• 理解难度：对于初学者来说，理解桥接模式可能有一定难度。

桥接模式使用的不多，需要合理设计抽象与实现的分离，初期可能会有较高的设计成本。要是你的目标是个架构师，这个还是必须要掌握的。

6. 应用场景

• 当一个类存在多个独立维度的变化时，可以使用桥接模式将这些维度分离开。
• 当系统中存在多个组合变化时，通过桥接模式可以避免类的数量急剧增加。
• 需要将抽象部分与实现部分解耦时。

7. 总结

桥接模式是一个强大且灵活的设计模式，通过将抽象与实现分离，降低了系统的耦合度和复杂性。虽然引入了额外的抽象层，但在需要高度灵活性和可扩展性的场景中，它提供了一种优雅的解决方案。在实际开发中，合理使用桥接模式能够有效提升系统的可维护性和可扩展性。