研磨设计模式之桥接模式-4

3.4  广义桥接-Java中无处不桥接

        使用Java编写程序，一个很重要的原则就是“面向接口编程”，说得准确点应该是“面向抽象编程”，由于在Java开发中，更多的使用接口而非抽象类，因此通常就说成“面向接口编程”了。
        接口把具体的实现和使用接口的客户程序分离开来，从而使得具体的实现和使用接口的客户程序可以分别扩展，而不会相互影响。使用接口的程序结构如图12所示：


                          图12  使用接口的程序结构示意图

        可能有些朋友会觉得，听起来怎么像是桥接模式的功能呢？没错，如果把桥接模式的抽象部分先稍稍简化一下，暂时不要RefinedAbstraction部分，那么就跟上面的结构图差不多了。去掉RefinedAbstraction后的简化的桥接模式结构示意图如图13所示：


                图13  简化的桥接模式结构示意图

        是不是差不多呢？有朋友可能会觉得还是有很大差异，差异主要在：前面接口的客户程序是直接使用接口对象，不像桥接模式的抽象部分那样，是持有具体实现部分的接口，这就导致画出来的结构图，一个是依赖，一个是聚合关联。
        请思考它们的本质功能，桥接模式中的抽象部分持有具体实现部分的接口，最终目的是什么，还不是需要通过调用具体实现部分的接口中的方法，来完成一定的功能，这跟直接使用接口没有什么不同，只是表现形式有点不一样。再说，前面那个使用接口的客户程序也可以持有相应的接口对象，这样从形式上就一样了。
        也就是说，从某个角度来讲，桥接模式不过就是对“面向抽象编程”这个设计原则的扩展。正是通过具体实现的接口，把抽象部分和具体的实现分离开来，抽象部分相当于是使用实现部分接口的客户程序，这样抽象部分和实现部分就松散耦合了，从而可以实现相互独立的变化。
        这样一来，几乎可以把所有面向抽象编写的程序，都视作是桥接模式的体现，至少算是简化的桥接模式，就算是广义的桥接吧。而Java编程很强调“面向抽象编程”，因此，广义的桥接，在Java中可以说是无处不在。
        再举个大家最熟悉的例子来示例一下。在Java应用开发中，分层实现算是最基本的设计方式了吧，就拿大家最熟的三层架构来说，表现层、逻辑层和数据层，或许有些朋友对它们称呼的名称不同，但都是同一回事情。
三层的基本关系是表现层调用逻辑层，逻辑层调用数据层，通过什么来进行调用呢？当然是接口了，它们的基本结构如图14所示：


           图14  基本的三层架构示意图

        通过接口来进行调用，使得表现层和逻辑层分离开来，也就是说表现层的变化，不会影响到逻辑层，同理逻辑层的变化不会影响到表现层。这也是同一套逻辑层和数据层，就能够同时支持不同的表现层实现的原因，比如支持Swing或Web方式的表现层。
        在逻辑层和数据层之间也是通过接口来调用，同样使得逻辑层和数据层分离开，使得它们可以独立的扩展。尤其是数据层，可能会有很多的实现方式，比如：数据库实现、文件实现等，就算是数据库实现，又有针对不同数据库的实现，如Oracle、DB2等等。
        总之，通过面向抽象编程，三层架构的各层都能够独立的扩展和变化，而不会对其它层次产生影响。这正好是桥接模式的功能，实现抽象和实现的分离，从而使得它们可以独立的变化。当然三层架构不只是在一个地方使用桥接模式，而是至少在两个地方来使用了桥接模式，一个在表现层和逻辑层之间，一个在逻辑层和数据层之间。
        下面先分别看看这两个使用桥接模式的地方的程序结构，然后再综合起来看看整体的程序结构。先看看逻辑层和数据层之间的程序结构，如图15所示：


              图15  逻辑层和数据层的程序结构示意图

 再看看表现层和逻辑层之间的结构示意，如图16所示：


      图16  表现层和逻辑层的结构示意图

 然后再把它们结合起来，看看结合后的程序结构，如图17所示：


                             图17  三层结合的结构示意图

        从广义桥接模式的角度来看，平日熟悉的三层架构其实就是在组合使用桥接模式。从这个图还可以看出，桥接模式是可以连续组合使用的，一个桥接模式的实现部分，可以作为下一个桥接模式的抽象部分。如此类推，可以从三层架构扩展到四层、五层、直到N层架构，都可以使用桥接模式来组合。
        如果从更本质的角度来看，基本上只要是面向抽象编写的Java程序，都可以视为是桥接模式的应用，都是让抽象和实现相分离，从而使它们能独立的变化。不过只要分离的目的达到了，叫不叫桥接模式就无所谓了。

3.5  桥接模式的优缺点

• 分离抽象和实现部分
      桥接模式分离了抽象和实现部分，从而极大地提高了系统的灵活性。让抽象部分和实现部分独立开来，分别定义接口，这有助于对系统进行分层，从而产生更好的结构化的系统。对于系统的高层部分，只需要知道抽象部分和实现部分的接口就可以了。
• 更好的扩展性
      由于桥接模式把抽象和实现部分分离开了，而且分别定义接口，这就使得抽象部分和实现部分可以分别独立的扩展，而不会相互影响，从而大大的提高了系统的可扩展性。
• 可动态切换实现
      由于桥接模式把抽象和实现部分分离开了，那么在实现桥接的时候，就可以实现动态的选择和使用具体的实现，也就是说一个实现不再是固定的绑定在一个抽象接口上了，可以实现运行期间动态的切换实现。
• 可减少子类的个数
      根据前面的讲述，对于有两个变化纬度的情况，如果采用继承的实现方式，大约需要两个纬度上的可变化数量的乘积个子类；而采用桥接模式来实现的话，大约需要两个纬度上的可变化数量的和个子类。可以明显地减少子类的个数。

3.6  思考桥接模式

1：桥接模式的本质
        桥接模式的本质：分离抽象和实现。
        桥接模式最重要的工作就是分离抽象部分和实现部分，这是解决问题的关键。只有把抽象和实现分离开了，才能够让它们可以独立的变化；只有抽象和实现可以独立的变化，系统才会有更好的可扩展性、可维护性。
        至于其它的好处，比如：可以动态切换实现、可以减少子类个数等。都是把抽象部分和实现部分分离过后，带来的，如果不把抽象部分和实现部分分离开，那就一切免谈了。所以综合来说，桥接模式的本质在于“分离抽象和实现”。

2：对设计原则的体现
（1）桥接模式很好的实现了开闭原则。
        通常应用桥接模式的地方，抽象部分和实现部分都是可变化的，也就是应用会有两个变化纬度，桥接模式就是找到这两个变化，并分别封装起来，从而合理的实现OCP。
        在使用桥接模式的时候，通常情况下，顶层的Abstraction和Implementor是不变的，而具体的Implementor的实现，是可变的，由于Abstraction是通过接口来操作具体的实现，因此具体的Implementor的实现是可以扩展的，根据需要可以有多个具体的实现。
        同样的，RefinedAbstraction也是可变的，它继承并扩展Abstraction，通常在RefinedAbstraction的实现里面，会调用Abstraction中的方法，通过组合使用来完成更多的功能，这些功能常常是与具体业务有关系的功能。
    （2）  桥接模式还很好的体现了：多用对象组合，少用对象继承。
        在前面的示例中，如果使用对象继承来扩展功能，不但让对象之间有很强的耦合性，而且会需要很多的子类才能完成相应的功能，前面已经讲述过了，需要两个纬度上的可变化数量的乘积个子类。
        而采用对象的组合，松散了对象之间的耦合性，不但使每个对象变得简单和可维护，还大大减少了子类的个数，根据前面的讲述，大约需要两个纬度上的可变化数量的和这么多个子类。

3：何时选用桥接模式
        建议在如下情况中，选用桥接模式：

• 如果你不希望在抽象和实现部分采用固定的绑定关系，可以采用桥接模式，来把抽象和实现部分分开，然后在程序运行期间来动态的设置抽象部分需要用到的具体的实现，还可以动态切换具体的实现。
• 如果出现抽象部分和实现部分都应该可以扩展的情况，可以采用桥接模式，让抽象部分和实现部分可以独立的变化，从而可以灵活的进行单独扩展，而不是搅在一起，扩展一边会影响到另一边。
• 如果希望实现部分的修改，不会对客户产生影响，可以采用桥接模式，客户是面向抽象的接口在运行，实现部分的修改，可以独立于抽象部分，也就不会对客户产生影响了，也可以说对客户是透明的。
• 如果采用继承的实现方案，会导致产生很多子类，对于这种情况，可以考虑采用桥接模式，分析功能变化的原因，看看是否能分离成不同的纬度，然后通过桥接模式来分离它们，从而减少子类的数目。
  

 

3.7  相关模式

• 桥接模式和策略模式
      这两个模式有很大的相似之处。
      如果把桥接模式的抽象部分简化来看，如果暂时不去扩展Abstraction，也就是去掉RefinedAbstraction。桥接模式简化过后的结构图参见图13。再看策略模式的结构图参见图17.1(#图缺)。会发现，这个时候它们的结构都类似如图18所示：
  
  
                                  图18  桥接模式和策略模式结构示意图
      通过上面的结构图，可以体会到桥接模式和策略模式是如此相似。可以把策略模式的Context视做是使用接口的对象，而Strategy就是某个接口了，具体的策略实现那就相当于接口的具体实现。这样看来的话，某些情况下，可以使用桥接模式来模拟实现策略模式的功能。
      这两个模式虽然相似，也还是有区别的。最主要的是模式的目的不一样，策略模式的目的是封装一系列的算法，使得这些算法可以相互替换；而桥接模式的目的是分离抽象和实现部分，使得它们可以独立的变化。
• 桥接模式和状态模式
      由于从模式结构上看，状态模式和策略模式是一样的，这两个模式的关系也基本上类似于桥接模式和策略模式的关系。
      只不过状态模式的目的是封装状态对应的行为，并在内部状态改变的时候改变对象的行为。
• 桥接模式和模板方法模式
      这两个模式有相似之处。
      虽然标准的模板方法模式是采用继承来实现的，但是模板方法也可以通过回调接口的方式来实现，如果把接口的实现独立出去，那就类似于模板方法通过接口去调用具体的实现方法了。这样的结构就和简化的桥接模式类似了。
      可以使用桥接模式来模拟实现模板方法模式的功能。如果在实现Abstraction对象的时候，在里面定义方法，方法里面就是某个固定的算法骨架，也就是说这个方法就相当于模板方法。在模板方法模式里，是把不能确定实现的步骤延迟到子类去实现；现在在桥接模式里面，把不能确定实现的步骤委托给具体实现部分去完成，通过回调实现部分的接口，来完成算法骨架中的某些步骤。这样一来，就可以实现使用桥接模式来模拟实现模板方法模式的功能了。
      使用桥接模式来模拟实现模板方法模式的功能，还有个潜在的好处，就是模板方法也可以很方便的扩展和变化了。在标准的模板方法里面，一个问题就是当模板发生变化的时候，所有的子类都要变化，非常不方便。而使用桥接模式来实现类似的功能，就没有这个问题了。
      另外，这里只是说从实现具体的业务功能上，桥接模式可以模拟实现出模板方法模式能实现的功能，并不是说桥接模式和模板方法模式就变成一样的，或者是桥接模式就可以替换掉模板方法模式了。要注意它们本身的功能、目的、本质思想都是不一样的。
• 桥接模式和抽象工厂模式
      这两个模式可以组合使用。
      桥接模式中，抽象部分需要获取相应的实现部分的接口对象，那么谁来创建实现部分的具体实现对象呢？这就是抽象工厂模式派上用场的地方。也就是使用抽象工厂模式来创建和配置一个特定的具体实现的对象。
      事实上，抽象工厂主要是用来创建一系列对象的，如果创建的对象很少，或者是很简单，还可以采用简单工厂，可以达到一样的效果，但是会比抽象工厂来得简单。
• 桥接模式和适配器模式
      这两个模式可以组合使用。
      这两个模式功能是完全不一样的，适配器模式的功能主要是用来帮助无关的类协同工作，重点在解决原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类，使得它们可以一起工作。而桥接模式则重点在分离抽象和实现部分。
      所以在使用上，通常在系统设计完成过后，才会考虑使用适配器模式；而桥接模式，是在系统开始的时候就要考虑使用。
      虽然功能上不一样，这两个模式还是可以组合使用的，比如：已有实现部分的接口，但是有些不太适应现在新的功能对接口的需要，完全抛弃吧，有些功能还用得上，该怎么办呢？那就使用适配器来进行适配，使得旧的接口能够适应新的功能的需要。