桥接
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。
桥接模式的定义非常玄乎,直接理解不太容易,所以我们还是举例子。
假设某个汽车厂商生产三种品牌的汽车:Big、Tiny和Boss,每种品牌又可以选择燃油、纯电和混合动力。如果用传统的继承来表示各个最终车型,一共有3个抽象类加9个最终子类:
┌───────┐
│ Car │
└───────┘
▲
┌──────────────────┼───────────────────┐
│ │ │
┌───────┐ ┌───────┐ ┌───────┐
│BigCar │ │TinyCar│ │BossCar│
└───────┘ └───────┘ └───────┘
▲ ▲ ▲
│ │ │
│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
├─│ BigFuelCar │├─│ TinyFuelCar │├─│ BossFuelCar │
│ └───────────────┘│ └───────────────┘│ └───────────────┘
│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
├─│BigElectricCar │├─│TinyElectricCar│├─│BossElectricCar│
│ └───────────────┘│ └───────────────┘│ └───────────────┘
│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
└─│ BigHybridCar │└─│ TinyHybridCar │└─│ BossHybridCar │
└───────────────┘ └───────────────┘ └───────────────┘
如果要新增一个品牌,或者加一个新的引擎(比如核动力),那么子类的数量增长更快。
所以,桥接模式就是为了避免直接继承带来的子类爆炸。
我们来看看桥接模式如何解决上述问题。
在桥接模式中,首先把Car
按品牌进行子类化,但是,每个品牌选择什么发动机,不再使用子类扩充,而是通过一个抽象的“修正”类,以组合的形式引入。我们来看看具体的实现。
首先定义抽象类Car
,它引用一个Engine
:
public abstract class Car {
// 引用Engine:
protected Engine engine;
public Car(Engine engine) {
this.engine = engine;
}
public abstract void drive();
}
Engine
的定义如下:
public interface Engine {
void start();
}
紧接着,在一个“修正”的抽象类RefinedCar
中定义一些额外操作:
public abstract class RefinedCar extends Car {
public RefinedCar(Engine engine) {
super(engine);
}
public void drive() {
this.engine.start();
System.out.println("Drive " + getBrand() + " car...");
}
public abstract String getBrand();
}
这样一来,最终的不同品牌继承自RefinedCar
,例如BossCar
:
public class BossCar extends RefinedCar {
public BossCar(Engine engine) {
super(engine);
}
public String getBrand() {
return "Boss";
}
}
而针对每一种引擎,继承自Engine
,例如HybridEngine
:
public class HybridEngine implements Engine {
public void start() {
System.out.println("Start Hybrid Engine...");
}
}
客户端通过自己选择一个品牌,再配合一种引擎,得到最终的Car:
RefinedCar car = new BossCar(new HybridEngine());
car.drive();
使用桥接模式的好处在于,如果要增加一种引擎,只需要针对Engine
派生一个新的子类,如果要增加一个品牌,只需要针对RefinedCar
派生一个子类,任何RefinedCar
的子类都可以和任何一种Engine
自由组合,即一辆汽车的两个维度:品牌和引擎都可以独立地变化。
┌───────────┐
│ Car │
└───────────┘
▲
│
┌───────────┐ ┌─────────┐
│RefinedCar │ ─ ─ ─>│ Engine │
└───────────┘ └─────────┘
▲ ▲
┌────────┼────────┐ │ ┌──────────────┐
│ │ │ ├─│ FuelEngine │
┌───────┐┌───────┐┌───────┐ │ └──────────────┘
│BigCar ││TinyCar││BossCar│ │ ┌──────────────┐
└───────┘└───────┘└───────┘ ├─│ElectricEngine│
│ └──────────────┘
│ ┌──────────────┐
└─│ HybridEngine │
└──────────────┘
桥接模式实现比较复杂,实际应用也非常少,但它提供的设计思想值得借鉴,即不要过度使用继承,而是优先拆分某些部件,使用组合的方式来扩展功能。
小结
桥接模式通过分离一个抽象接口和它的实现部分,使得设计可以按两个维度独立扩展。
像我们常用的 JDBC 桥 DriverManager 一样,JDBC 进行连接数据库的时候,在各个数据库之间进行切换,基本不需要动太多的代码,原因就是 JDBC 提供统一接口,每个数据库提供各自的实现,用一个叫做数据库驱动的程序来桥接就行了。
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