桥接模式

桥接模式

桥接（Bridge）是用于把抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化。这种类型的设计模式属于结构型模式，它通过提供抽象化和实现化之间的桥接结构，来实现二者的解耦。

这种模式涉及到一个作为桥接的接口，使得实体类的功能独立于接口实现类，这两种类型的类可被结构化改变而互不影响。

桥接模式的目的是将抽象与实现分离，使它们可以独立地变化，该模式通过将一个对象的抽象部分与它的实现部分分离，使它们可以独立地改变。它通过组合的方式，而不是继承的方式，将抽象和实现的部分连接起来。

我们通过下面的实例来演示桥接模式（Bridge Pattern）的用法。其中，可以使用相同的抽象类方法但是不同的桥接实现类，来画出不同颜色的圆。

介绍

意图

用于将抽象部分与实现部分分离，使得它们可以独立地变化。。

主要解决的问题

避免使用继承导致的类爆炸问题，提供更灵活的扩展方式。

使用场景

当系统可能从多个角度进行分类，且每个角度都可能独立变化时，桥接模式是合适的。

实现方式

• 分离多角度分类：将不同角度的分类逻辑分离，允许它们独立变化。
• 减少耦合：降低抽象与实现之间的耦合度。

关键代码

• 抽象类：定义一个抽象类，作为系统的一部分。
• 实现类：定义一个或多个实现类，与抽象类通过聚合（而非继承）关联。

应用实例

• 转世投胎：灵魂（抽象）与肉体（实现）的分离，允许灵魂选择不同的肉体。
• 墙上的开关：开关（抽象）与内部实现（实现）的分离，用户无需关心开关的内部工作机制。

优点

• 抽象与实现分离：提高了系统的灵活性和可维护性。
• 扩展能力强：可以独立地扩展抽象和实现。
• 实现细节透明：用户不需要了解实现细节。

缺点

• 理解与设计难度：桥接模式增加了系统的理解与设计难度。
• 聚合关联：要求开发者在抽象层进行设计与编程。

使用建议

• 当系统需要在抽象化角色和具体化角色之间增加灵活性时，考虑使用桥接模式。
• 对于不希望使用继承或因多层次继承导致类数量急剧增加的系统，桥接模式特别适用。
• 当一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要扩展时，使用桥接模式。

注意事项

• 桥接模式适用于两个独立变化的维度，确保它们可以独立地扩展和变化。

结构

以下是桥接模式的几个关键角色：

• 抽象（Abstraction）：定义抽象接口，通常包含对实现接口的引用。
• 扩展抽象（Refined Abstraction）：对抽象的扩展，可以是抽象类的子类或具体实现类。
• 实现（Implementor）：定义实现接口，提供基本操作的接口。
• 具体实现（Concrete Implementor）：实现实现接口的具体类。

实现

我们有一个作为桥接实现的 DrawAPI 接口和实现了 DrawAPI 接口的实体类 RedCircle、GreenCircle。Shape 是一个抽象类，将使用 DrawAPI 的对象。BridgePatternDemo 类使用 Shape 类来画出不同颜色的圆。

步骤 1

创建桥接实现接口。

DrawAPI.java

public interface DrawAPI {
   public void drawCircle(int radius, int x, int y);
}

步骤 2

创建实现了 DrawAPI 接口的实体桥接实现类。

RedCircle.java

public class RedCircle implements DrawAPI {
   @Override
   public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
      System.out.println("Drawing Circle[ color: red, radius: "
         + radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
   }
}

GreenCircle.java

public class GreenCircle implements DrawAPI {
   @Override
   public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
      System.out.println("Drawing Circle[ color: green, radius: "
         + radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
   }
}

步骤 3

使用 DrawAPI 接口创建抽象类 Shape。

Shape.java

public abstract class Shape {
   protected DrawAPI drawAPI;
   protected Shape(DrawAPI drawAPI){
      this.drawAPI = drawAPI;
   }
   public abstract void draw();  
}

步骤 4

创建实现了 Shape 抽象类的实体类。

Circle.java

public class Circle extends Shape {
   private int x, y, radius;
 
   public Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) {
      super(drawAPI);
      this.x = x;  
      this.y = y;  
      this.radius = radius;
   }
 
   public void draw() {
      drawAPI.drawCircle(radius,x,y);
   }
}

步骤 5

使用 Shape 和 DrawAPI 类画出不同颜色的圆。

BridgePatternDemo.java

public class BridgePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Shape redCircle = new Circle(100,100, 10, new RedCircle());
      Shape greenCircle = new Circle(100,100, 10, new GreenCircle());
 
      redCircle.draw();
      greenCircle.draw();
   }
}

步骤 6

执行程序，输出结果：

Drawing Circle[ color: red, radius: 10, x: 100, 100]
Drawing Circle[  color: green, radius: 10, x: 100, 100]

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