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桥接模式(Bridge Pattern)

序言​

桥接模式是一种结构型设计模式，它旨在将抽象部分与实现部分分离，从而使它们可以独立地变化。这种模式通过使用组合而不是继承的方式，可以在抽象和实现之间建立一座桥梁，使得它们可以独立地变化而互不影响。

在桥接模式中，抽象部分包含一个指向实现部分的引用，而实现部分则包含一个指向抽象部分的引用。这种结构使得抽象部分和实现部分可以各自独立地进行扩展和变化，而不会相互影响。

定义​

Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently.

将抽象与其实现分离，以便二者可以独立变化。

结构​

考虑这样一个问题，有一个画图的需求，这个图形有形状和颜色两种属性。起初只有红色正方形，于是定义了一个 RedSquare的类，然后有了蓝色正方形、红色圆形...等需求。随着形状和颜色的添加，类就会越创建也多。

桥接模式
桥接模式

图片来源：https://refactoring.guru/design-patterns/bridge

之所以出现这样的问题，是因为我们再颜色和形状两个维度来扩展类。

public abstract class Shape {
    private final String color;
    private final String shape;

    protected Shape(String color, String shape) {
        this.color = color;
        this.shape = shape;
    }

    public void draw() {
        System.out.println("图形形状：" + shape + "，颜色：" + color + "。");
    }
}

public class RedCircle extends Shape {

    protected RedCircle() {
        super("红色", "原型");
    }
}
java

怎么办？我们不能够为了新增的需求，无限的创建类。那这时候就需要用到桥接模式了。

Bridge 模式试图通过从继承切换到对象组合来解决这个问题。这意味着将其中一个维度提取到单独的类层次结构中，以便原始类将引用新层次结构的对象，而不是将其所有状态和行为都放在一个类中。

按照这种方法，我们可以将与颜色相关的代码提取到它自己的类中，其中包含两个子类： Red 和 Blue .然后，该 Shape 类获取指向其中一个颜色对象的引用字段。现在，形状可以将任何与颜色相关的工作委托给链接的颜色对象。该引用将充当 Shape and Color 类之间的桥梁。从现在开始，添加新颜色将不需要更改形状层次结构，反之亦然。

实现​

public interface Color {
    void apply();
}

public class Red implements Color {

    @Override
    public void apply() {
        System.out.println("使用了红色");
    }
}

public class Blue implements Color {

    @Override
    public void apply() {
        System.out.println("使用了蓝色");
    }
}

public abstract class Shape {

    protected final Color color;

    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw();
}

public class Circle extends Shape {

    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("画一个圆形");
        color.apply();
    }
}
java

使用

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Shape shape = new Circle(new Red());
        shape.draw();

        Shape shape2 = new Circle(new Blue());
        shape2.draw();
    }
}
java

输出

画一个圆形
使用了红色
画一个圆形
使用了蓝色

这样修改看似与原来的类的数量一致，甚至还多了一个接口。但是随着形状和颜色的增加，类的数量会明显的减少，比如4个形状4个颜色，原来的继承方式需要 4×4=164 \times 4 = 16 而使用桥接模式后只需要 4+4=84+4=8。由原来的指数级增长，改为了常数级的增长。

实际的业务实例​

在开源框架中的应用​

何时使用​

  • 当一个类需要在多个维度上变化时，使用继承会导致类爆炸的问题。
  • 当一个类需要独立地变化其抽象部分和实现部分时。
  • 当需要在抽象部分和实现部分之间建立一种透明的连接关系时。

与其他设计模式的联系​

  • 适配器模式（Adapter Pattern）：适配器模式旨在解决不兼容接口之间的问题，它通过将一个类的接口转换成客户端所期待的另一个接口，从而使原本不兼容的类可以协同工作。与桥接模式不同，适配器模式是为了使两个不兼容的接口能够协同工作，而桥接模式是为了将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立变化。
  • 装饰器模式（Decorator Pattern）：装饰器模式旨在动态地给一个对象添加一些额外的职责，它通过组合的方式来达到这个目的。与桥接模式不同，装饰器模式是为了在不改变接口的情况下给对象添加额外的职责，而桥接模式是为了将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立变化。

虽然桥接模式与适配器模式和装饰器模式有一些相似之处，但它们的目的和应用场景有所不同。桥接模式主要用于将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立变化，从而提高系统的灵活性和可维护性。

总结​

通过使用桥接模式，可以更好地管理类之间的关系，提高系统的灵活性和可维护性，同时也有利于解决类爆炸的问题。

参考资料​

Bridge