桥接模式

 

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。

通常情况下，我们将具有两个独立变化维度的类的一些普通业务方法和与之关系最密切的维度设计为“抽象类”层次结构（抽象部分），而将另一个维度设计为“实现类”层次结构（实现部分）。

例如：对于毛笔而言，由于型号是其固有的维度，因此可以设计一个抽象的毛笔类，在该类中声明并部分实现毛笔的业务方法，而将各种型号的毛笔作为其子类；颜色是毛笔的另一个维度，由于它与毛笔之间存在一种“设置”的关系，因此我们可以提供一个抽象的颜色接口，而将具体的颜色作为实现该接口的子类。在此，型号可认为是毛笔的抽象部分，而颜色是毛笔的实现部分，结构示意图如图10-4所示：

在图10-4中，如果需要增加一种新型号的毛笔，只需扩展左侧的“抽象部分”，增加一个新的扩充抽象类；如果需要增加一种新的颜色，只需扩展右侧的“实现部分”，增加一个新的具体实现类。扩展非常方便，无须修改已有代码，且不会导致类的数目增长过快。

典型的实现类接口代码如下所示：

interface Implementor {  
    public void operationImpl();  
}

对于另一“抽象部分”维度而言，其典型的抽象类代码如下所示：

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  
}

其抽象子类一般称为扩充抽象类或细化抽象类(RefinedAbstraction)，典型的RefinedAbstraction类代码如下所示：

 

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  
    }  
}

10.3 完整解决方案

 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，其基本结构如图10-5所示：

在图10-5中，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");  
    }  
}

下面通过一个实例来说明适配器模式和桥接模式的联合使用：

在某系统的报表处理模块中，需要将报表显示和数据采集分开，系统可以有多种报表显示方式也可以有多种数据采集方式，如可以从文本文件中读取数据，也可以从数据库中读取数据，还可以从Excel文件中获取数据。如果需要从Excel文件中获取数据，则需要调用与Excel相关的API，而这个API是现有系统所不具备的，该API由厂商提供。使用适配器模式和桥接模式设计该模块。

在设计过程中，由于存在报表显示和数据采集两个独立变化的维度，因此可以使用桥接模式进行初步设计；为了使用Excel相关的API来进行数据采集则需要使用适配器模式。系统的完整设计中需要将两个模式联用，如图10-6所示：