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{@Overridepublic 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{@Overridepublic 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。

6.适用场景

        (1)如果一个系统需要在抽象化和具体化之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承关系，通过桥接模式可以使它们在抽象层建立一个关联关系。

        (2)“抽象部分”和“实现部分”可以以继承的方式独立扩展而互不影响，在程序运行时可以动态将一个抽象化子类的对象和一个实现化子类的对象进行组合，即系统需要对抽象化角色和实现化角色进行动态耦合。

        (3)一个类存在两个(或多个)独立变化的维度，且这两个(或多个)维度都需要独立进行扩展。

        (4)对于那些不希望使用维承或因为多层继承导致系统类的个数急剧增加的系统，桥接模式尤为适用。