桥接模式

桥接模式（Bridge Pattern）

定义

桥接模式是一种结构型设计模式，它将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化。该模式通过组合的方式而不是继承的方式将抽象和实现连接起来。

核心思想

• 分离抽象与实现：将抽象（功能定义）与实现（具体实现）解耦

• 组合优于继承：使用对象组合代替多层继承

• 独立变化维度：允许抽象和实现各自独立扩展而不相互影响

模式结构

       Abstraction（抽象）
          │
          ├── RefinedAbstraction（扩展抽象）
          │
Implementation（实现接口）
          │
          ├── ConcreteImplementationA（具体实现A）
          └── ConcreteImplementationB（具体实现B）

关键组件：

• Abstraction：定义抽象接口，维护对实现对象的引用

• RefinedAbstraction：扩展抽象接口，提供更精确的控制

• Implementation：定义实现类的接口

• ConcreteImplementation ：具体实现类

主要解决的问题

• 多维度变化导致的类爆炸：当系统需要在多个维度（抽象和实现）上变化时

• 继承的静态绑定问题：避免使用继承导致的紧密耦合

• 运行时绑定需求：需要在运行时切换实现

代码示例

• 场景描述
  实现一个跨平台图形绘制系统，支持不同形状在不同渲染引擎上的绘制：

using System;

// 实现部分接口 - 渲染引擎
public interface IRenderEngine
{
    void RenderCircle(float radius);
    void RenderSquare(float side);
}

// 具体实现A - Direct2D渲染
public class Direct2DRenderer : IRenderEngine
{
    public void RenderCircle(float radius)
    {
        Console.WriteLine($"Direct2D绘制圆形，半径: {radius}");
    }
    
    public void RenderSquare(float side)
    {
        Console.WriteLine($"Direct2D绘制方形，边长: {side}");
    }
}

// 具体实现B - OpenGL渲染
public class OpenGLRenderer : IRenderEngine
{
    public void RenderCircle(float radius)
    {
        Console.WriteLine($"OpenGL绘制圆形，半径: {radius}");
    }
    
    public void RenderSquare(float side)
    {
        Console.WriteLine($"OpenGL绘制方形，边长: {side}");
    }
}

// 抽象部分 - 图形
public abstract class Shape
{
    protected IRenderEngine renderEngine;
    
    protected Shape(IRenderEngine renderer)
    {
        this.renderEngine = renderer;
    }
    
    public abstract void Draw();
    public abstract void Resize(float factor);
}

// 扩展抽象 - 圆形
public class Circle : Shape
{
    private float radius;
    
    public Circle(IRenderEngine renderer, float radius) 
        : base(renderer)
    {
        this.radius = radius;
    }
    
    public override void Draw()
    {
        renderEngine.RenderCircle(radius);
    }
    
    public override void Resize(float factor)
    {
        radius *= factor;
    }
}

// 扩展抽象 - 方形
public class Square : Shape
{
    private float side;
    
    public Square(IRenderEngine renderer, float side) 
        : base(renderer)
    {
        this.side = side;
    }
    
    public override void Draw()
    {
        renderEngine.RenderSquare(side);
    }
    
    public override void Resize(float factor)
    {
        side *= factor;
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 创建不同的渲染引擎
        IRenderEngine direct2d = new Direct2DRenderer();
        IRenderEngine opengl = new OpenGLRenderer();
        
        // 创建不同形状并关联渲染引擎
        Shape circle1 = new Circle(direct2d, 5.0f);
        Shape square1 = new Square(direct2d, 10.0f);
        Shape circle2 = new Circle(opengl, 5.0f);
        Shape square2 = new Square(opengl, 10.0f);
        
        // 绘制图形
        circle1.Draw();    // Direct2D绘制圆形，半径: 5
        square1.Draw();    // Direct2D绘制方形，边长: 10
        circle2.Draw();    // OpenGL绘制圆形，半径: 5
        square2.Draw();    // OpenGL绘制方形，边长: 10
        
        // 调整大小后重新绘制
        circle1.Resize(2);
        circle1.Draw();    // Direct2D绘制圆形，半径: 10
    }
}

总结

优点

• 分离抽象与实现：允许两者独立变化和扩展

• 避免继承爆炸：替代多层继承结构

• 提高可扩展性：新增抽象或实现都很方便

• 开闭原则：对扩展开放，对修改关闭

• 隐藏实现细节：客户端只与抽象部分交互

缺点

• 增加系统复杂度：需要识别出两个独立变化的维度

• 设计难度提高：需要正确识别抽象和实现部分

• 接口设计要求高：需要精心设计抽象接口

适用场景

• 需要避免抽象和实现之间的永久绑定

• 抽象和实现都需要通过子类化进行扩展

• 需要对客户端隐藏实现细节

• 类的抽象和实现都可能有多个变化维度

桥接模式在以下场景特别有用：

• 跨平台UI开发（不同OS的UI组件）

• 驱动程序开发（统一接口，不同硬件实现）

• 数据库访问（统一API，不同数据库实现）

• 图形绘制系统（不同形状在不同渲染引擎上的绘制）