结构型-桥接(Bridge)

3/26/2022 设计模式

摘要

JDK:1.8.0_202

# 一:场景问题

# 1.1 发送提示消息

考虑一个实际业务功能:某人有新任务,需要发送一条消息提示他。

从业务上看,消息又分成 普通消息、加急消息 和 特急消息 多种,不同的消息类型,业务功能处理是不一样的,比如加急消息是在消息上添加加急,而特急消息除了添加特急外,还会做一条催促的记录,多久不完成会继续催促。

从发送消息的手段上看,又有系统内短消息、手机短消息、邮件等等。

现在要实现这样的发送提示消息的功能,该如何实现呢?

# 1.2 不用模式的解决方案

1. 实现简化版本

先考虑实现一个简单点的版本,比如:消息先只是实现发送普通消息,发送的方式呢,先实现系统内短消息和邮件。其它的功能,等这个版本完成过后,再继续添加,这样先把问题简单化,实现起来会容易一点。

由于发送普通消息会有两种不同的实现方式,为了让外部能统一操作,因此,把消息设计成接口,然后由两个不同的实现类,分别实现系统内短消息方式和邮件发送消息的方式。此时系统结构如图所示:

classDiagram Message <|.. CommonMessageSMS Message <|.. CommonMessageEmail class Message{ <<interface>> +send()* void } class CommonMessageSMS{ +send() void } class CommonMessageEmail{ +send() void }

统一消息接口:(CommonMessageSMS.java 和 CommonMessageEmail.java)

/**
 * 以站内短消息的方式发送普通消息
 */
public class CommonMessageSMS implements Message {
    public void send(String message, String toUser) {
        System.out.println("使用站内短消息的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }
}
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/**
 * 以Email的方式发送普通消息
 */
public class CommonMessageEmail implements Message {
    public void send(String message, String toUser) {
        System.out.println("使用Email的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }
}
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2. 实现发送加急消息

接下来,添加发送加急消息的功能,也有两种发送的方式,同样是站内短消息和Email的方式。

**加急消息的实现跟普通消息不同,加急消息会自动在消息上添加加急,然后再发送消息;另外加急消息会提供监控的方法,让客户端可以随时通过这个方法来了解对于加急消息处理的进度,**比如:相应的人员是否接收到这个信息,相应的工作是否已经开展等等。因此加急消息需要扩展出一个新的接口,除了基本的发送消息的功能,还需要添加监控的功能,这个时候,系统的结构如图所示:

classDiagram Message <|.. CommonMessageSMS Message <|.. CommonMessageEmail Message <|-- UrgencyMessage UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageSMS UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageEmail class Message{ <<interface>> +send()* void } class CommonMessageSMS{ +send() void } class CommonMessageEmail{ +send() void } class UrgencyMessage{ <<interface>> +watch()* Object } class UrgencyMessageSMS { +send() void +watch() Object } class UrgencyMessageEmail { +send() void +watch() Object }

加急消息的接口:(UrgencyMessage.java)

/**
 * 加急消息的抽象接口
 */
public interface UrgencyMessage extends Message {
    /**
     * 监控某消息的处理过程
     *
     * @param messageId 被监控的消息的编号
     * @return 包含监控到的数据对象,这里示意一下,所以用了Object
     */
    public Object watch(String messageId);
}
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加急消息的实现:(UrgencyMessageSMS.java 和 UrgencyMessageEmail.java)

public class UrgencyMessageSMS implements UrgencyMessage {
    public void send(String message, String toUser) {
        message = "加急:" + message;
        System.out.println("使用站内短消息的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }

    public Object watch(String messageId) {
        //获取相应的数据,组织成监控的数据对象,然后返回
        return null;
    }
}
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public class UrgencyMessageEmail implements UrgencyMessage {
    public void send(String message, String toUser) {
        message = "加急:" + message;
        System.out.println("使用Email的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }

    public Object watch(String messageId) {
        //获取相应的数据,组织成监控的数据对象,然后返回
        return null;
    }
}
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事实上,在实现加急消息发送的功能上,可能会使用前面发送不同消息的功能,也就是让实现加急消息处理的对象继承普通消息的相应实现,这里为了让结构简单一点,清晰一点,所以没有这样做。

# 1.3 有何问题

1. 继续添加特急消息的处理

特急消息不需要查看处理进程,只要没有完成,就直接催促,也就是说,对于特急消息,在普通消息的处理基础上,需要添加催促的功能。而特急消息、还有催促的发送方式,相应的实现方式还是发送站内短消息和Email两种,此时系统的结构如图所示:

classDiagram Message <|.. CommonMessageSMS Message <|.. CommonMessageEmail Message <|-- UrgencyMessage Message <|-- SpecialUrgencyMessage UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageSMS UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageEmail SpecialUrgencyMessage <|.. SpecialUrgencyMessageSMS SpecialUrgencyMessage <|.. SpecialUrgencyMessageEmail class Message{ <<interface>> +send()* void } class CommonMessageSMS{ +send() void } class CommonMessageEmail{ +send() void } class UrgencyMessage{ <<interface>> +watch()* Object } class UrgencyMessageSMS { +send() void +watch() Object } class UrgencyMessageEmail { +send() void +watch() Object } class SpecialUrgencyMessage{ <<interface>> +hurry()* void } class SpecialUrgencyMessageSMS { +send() void +hurry() void } class SpecialUrgencyMessageEmail { +send() void +hurry() void }

仔细观察上面的系统结构示意图,会发现一个很明显的问题,那就是:通过这种继承的方式来扩展消息处理,会非常不方便

你看,实现加急消息处理的时候,必须实现站内短消息和Email两种处理方式,因为业务处理可能不同;在实现特急消息处理的时候,又必须实现站内短消息和Email这两种处理方式。

这意味着,以后每次扩展一下消息处理,都必须要实现这两种处理方式,是不是很痛苦,这还不算完,如果要添加新的实现方式呢?继续向下看吧。

2. 继续添加发送手机消息的处理方式

classDiagram direction RL Message <|.. CommonMessageSMS Message <|.. CommonMessageEmail Message <|.. CommonMessageMobile Message <|-- UrgencyMessage Message <|-- SpecialUrgencyMessage UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageSMS UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageEmail UrgencyMessage <|.. UrgencyMessageMobile SpecialUrgencyMessage <|.. SpecialUrgencyMessageSMS SpecialUrgencyMessage <|.. SpecialUrgencyMessageEmail SpecialUrgencyMessage <|.. SpecialUrgencyMessageMobile class Message{ <<interface>> +send()* void } class CommonMessageSMS{ +send() void } class CommonMessageEmail{ +send() void } class CommonMessageMobile{ +send() void } class UrgencyMessage{ <<interface>> +watch()* Object } class UrgencyMessageSMS{ +send() void +watch() Object } class UrgencyMessageEmail{ +send() void +watch() Object } class UrgencyMessageMobile{ +send() void +watch() Object } class SpecialUrgencyMessage{ <<interface>> +hurry()* void } class SpecialUrgencyMessageSMS{ +send() void +hurry() void } class SpecialUrgencyMessageEmail{ +send() void +hurry() void } class SpecialUrgencyMessageMobile{ +send() void +hurry() void }

3. 小结出现的问题

采用通过继承来扩展的实现方式,有个明显的缺点:扩展消息的种类不太容易,不同种类的消息具有不同的业务,也就是有不同的实现,在这种情况下,每个种类的消息,需要实现所有不同的消息发送方式。

更可怕的是,如果要新加入一种消息的发送方式,那么会要求所有的消息种类,都要加入这种新的发送方式的实现

要是考虑业务功能上再扩展一下呢?比如:要求实现群发消息,也就是一次可以发送多条消息,这就意味着很多地方都得修改,太恐怖了。

那么究竟该如何实现才能既实现功能,又能灵活的扩展呢?

# 二:解决方案

用来解决上述问题的一个合理的解决方案,就是使用桥接模式。

桥接模式: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。

# 2.1 解决思路

仔细分析上面的示例,根据示例的功能要求,示例的变化具有两个纬度,一个纬度是抽象的消息这边,包括普通消息、加急消息和特急消息,这几个抽象的消息本身就具有一定的关系,加急消息和特急消息会扩展普通消息;另一个纬度在具体的消息发送方式上,包括站内短消息、Email和手机短信息,这几个方式是平等的,可被切换的方式。这两个纬度一共可以组合出9种不同的可能性来,它们的关系如下图所示:

发送消息的可能性组合示意图

现在出现问题的根本原因,就在于消息的抽象和实现是混杂在一起的,这就导致了,一个纬度的变化,会引起另一个纬度进行相应的变化,从而使得程序扩展起来非常困难。

要想解决这个问题,就必须把这两个纬度分开,也就是将抽象部分和实现部分分开,让它们相互独立,这样就可以实现独立的变化,使扩展变得简单。

# 2.2 模式结构和说明

classDiagram Abstraction <|-- RefinedAbstraction Abstraction o--> Implementor Implementor <|-- ConcreteImplementsA Implementor <|-- ConcreteImplementsB class Abstraction{ <<abstract>> #Implementor impl +Abstraction(Implementor) +operation() void } class Implementor{ <<implement>> +operationImpl()* void } class RefinedAbstraction{ +RefinedAbstraction(Implementor) +otherOperation() void } class ConcreteImplementsA{ +operationImpl() void } class ConcreteImplementsB{ +operationImpl() void }
  • Abstraction:抽象部分的接口。通常在这个对象里面,要维护一个实现部分的对象引用,在抽象对象里面的方法,需要调用实现部分的对象来完成。这个对象里面的方法,通常都是跟具体的业务相关的方法。
  • RefinedAbstraction:扩展抽象部分的接口,通常在这些对象里面,定义跟实际业务相关的方法,这些方法的实现通常会使用Abstraction中定义的方法,也可能需要调用实现部分的对象来完成。
  • Implementor:**定义实现部分的接口,**这个接口不用和Abstraction里面的方法一致,通常是由Implementor接口提供基本的操作,而Abstraction里面定义的是基于这些基本操作的业务方法,也就是说Abstraction定义了基于这些基本操作的较高层次的操作。
  • ConcreteImplementor:真正实现Implementor接口的对象。

# 2.3 示例代码

接口定义:(Implementor.java)

/**
 * 定义实现部分的接口,可以与抽象部分接口的方法不一样
 */
public interface Implementor {

    /**
     * 示例方法,实现抽象部分需要的某些具体功能
     */
    void operationImpl();

}
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接口的实现:(ConcreteImplementorA.java 和 ConcreteImplementorB.java)

/**
 * 真正的具体实现对象
 */
public class ConcreteImplementorA implements Implementor {
    public void operationImpl() {
        //真正的实现
    }
}
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/**
 * 真正的具体实现对象
 */
public class ConcreteImplementorB implements Implementor {
    public void operationImpl() {
        //真正的实现
    }
}
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抽象类定义:(Abstraction.java)

/**
 * 定义抽象部分的接口
 */
public abstract class Abstraction {
    /**
     * 持有一个实现部分的对象
     */
    protected Implementor impl;

    /**
     * 构造方法,传入实现部分的对象
     *
     * @param impl 实现部分的对象
     */
    public Abstraction(Implementor impl) {
        this.impl = impl;
    }

    /**
     * 示例操作,实现一定的功能,可能需要转调实现部分的具体实现方法
     */
    public void operation() {
        impl.operationImpl();
    }
}
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抽象类的实现:(RefinedAbstraction.java)

package com.ccjjltx.structural.bridge;

public class RefinedAbstraction extends Abstraction {

    public RefinedAbstraction(Implementor impl) {
        super(impl);
    }

    /**
     * 示例操作,实现一定的功能
     */
    public void otherOperation() {
        // 实现一定的功能,可能会使用具体实现部分的实现方法,
        // 但是本方法更大的可能是使用Abstraction中定义的方法,
        // 通过组合使用Abstraction中定义的方法来完成更多的功能
    }
}
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# 2.4 重写案例

要使用桥接模式来重新实现前面的示例,首要任务就是要把抽象部分和实现部分分离出来,分析要实现的功能,抽象部分就是各个消息的类型所对应的功能,而实现部分就是各种发送消息的方式

其次要按照桥接模式的结构,给抽象部分和实现部分分别定义接口,然后分别实现它们就可以了。

1. 从简单功能开始

从相对简单的功能开始,先实现普通消息和加急消息的功能,发送方式实现站内消息和Email这两种

程序结构如图所示:

classDiagram AbstractMessage <|-- CommonMessage AbstractMessage <|-- UrgencyMessage AbstractMessage o--> MessageImplementor MessageImplementor <|-- MessageSMS MessageImplementor <|-- MessageEmail class AbstractMessage{ <<abstract>> #MessageImplementor impl +AbstractMessage(MessageImplementor) +sendMessage(String, String) void } class MessageImplementor{ <<implement>> +send(String, String)* void } class CommonMessage{ +CommonMessage(MessageImplementor) +sendMessage(String, String) void } class UrgencyMessage{ +UrgencyMessage(MessageImplementor) +sendMessage(String, String) void +watch(String) Object } class MessageSMS{ +send(String, String) } class MessageEmail{ +send(String, String) }

消息接口:(MessageImplementor.java)

/**
 * 实现发送消息的统一接口
 */
public interface MessageImplementor {

    /**
     * 发送消息
     *
     * @param message 要发送的消息内容
     * @param toUser  消息发送的目的人员
     */
    public void send(String message, String toUser);
}
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消息接口的实现:(MessageSMS.java 和 MessageEmail.java)

/**
 * 以站内短消息的方式发送消息
 */
public class MessageSMS implements MessageImplementor {
    public void send(String message, String toUser) {
        System.out.println("使用站内短消息的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }
}

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/**
 * 以Email的方式发送消息
 */
public class MessageEmail implements MessageImplementor {
    public void send(String message, String toUser) {
        System.out.println("使用Email的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }
}
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抽象类定义:(AbstractMessage.java)

/**
 * 抽象的消息对象
 */
public abstract class AbstractMessage {

    /**
     * 持有一个实现部分的对象
     */
    protected MessageImplementor impl;

    /**
     * 构造方法,传入实现部分的对象
     *
     * @param impl 实现部分的对象
     */
    public AbstractMessage(MessageImplementor impl) {
        this.impl = impl;
    }

    /**
     * 发送消息,转调实现部分的方法
     *
     * @param message 要发送的消息内容
     * @param toUser  消息发送的目的人员
     */
    public void sendMessage(String message, String toUser) {
        this.impl.send(message, toUser);
    }
}
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抽象类的实现:(CommonMessage.java 和 UrgencyMessage.java)

public class CommonMessage extends AbstractMessage {
    public CommonMessage(MessageImplementor impl) {
        super(impl);
    }

    public void sendMessage(String message, String toUser) {
        //对于普通消息,什么都不干,直接调父类的方法,把消息发送出去就可以了
        super.sendMessage(message, toUser);
    }
}
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public class UrgencyMessage extends AbstractMessage {
    public UrgencyMessage(MessageImplementor impl) {
        super(impl);
    }

    public void sendMessage(String message, String toUser) {
        message = "加急:" + message;
        super.sendMessage(message, toUser);
    }

    /**
     * 扩展自己的新功能:监控某消息的处理过程
     *
     * @param messageId 被监控的消息的编号
     * @return 包含监控到的数据对象,这里示意一下,所以用了Object
     */
    public Object watch(String messageId) {
        //获取相应的数据,组织成监控的数据对象,然后返回
        return null;
    }
}
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2. 添加功能

看了上面的实现,发现使用桥接模式来实现也不是很困难啊,关键得看是否能解决前面提出的问题,那就来添加还未实现的功能看看,添加对特急消息的处理,同时添加一个使用手机发送消息的方式。该怎么实现呢?

很简单,只需要在抽象部分再添加一个特急消息的类,扩展抽象消息就可以把特急消息的处理功能加入到系统中了对于添加手机发送消息的方式也很简单,在实现部分新增加一个实现类,实现用手机发送消息的方式,也就可以了

这么简单?好像看起来完全没有了前面所提到的问题。的确如此,采用桥接模式来实现过后,抽象部分和实现部分分离开了,可以相互独立的变化,而不会相互影响。因此在抽象部分添加新的消息处理,对发送消息的实现部分是没有影响的;反过来增加发送消息的方式,对消息处理部分也是没有影响的。

手机短消息方式的实现:(MessageMobile.java)

/**
 * 以手机短消息的方式发送消息
 */
public class MessageMobile implements MessageImplementor {
    public void send(String message, String toUser) {
        System.out.println("使用手机短消息的方式,发送消息'" + message + "'给" + toUser);
    }
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特急消息处理的实现:(SpecialUrgencyMessage.java)

public class SpecialUrgencyMessage extends AbstractMessage {
    public SpecialUrgencyMessage(MessageImplementor impl) {
        super(impl);
    }

    public void hurry(String messageId) {
        //执行催促的业务,发出催促的信息
    }

    public void sendMessage(String message, String toUser) {
        message = "特急:" + message;
        super.sendMessage(message, toUser);
        //还需要增加一条待催促的信息
    }
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3. 测试一下功能

看了上面的实现,可能会感觉得到,使用桥接模式来实现前面的示例过后,添加新的消息处理,或者是新的消息发送方式是如此简单,可是这样实现,好用吗?写个客户端来测试和体会一下,示例代码如下:

Not found: D:\blog\ccj-blog/docs/views/notes/designMode/file/bridge/first/Client.java

运行结果:

运行结果

# 三:模式讲解

# 3.1 认识桥接模式

1. 什么是桥接

在桥接模式里面,不太好理解的就是桥接的概念,什么是桥接?为何需要桥接?如何桥接?把这些问题搞清楚了,也就基本明白桥接的含义了。

一个一个来,先看什么是桥接?**所谓桥接,通俗点说就是在不同的东西之间搭一个桥,让他们能够连接起来,可以相互通讯和使用。**那么在桥接模式中到底是给什么东西来搭桥呢?就是为被分离了的抽象部分和实现部分来搭桥,比如前面示例中抽象的消息和具体消息发送之间搭个桥。

但是这里要注意一个问题:在桥接模式中的桥接是单向的,也就是只能是抽象部分的对象去使用具体实现部分的对象,而不能反过来,也就是个单向桥

2. 为何需要桥接

为了达到让抽象部分和实现部分都可以独立变化的目的,在桥接模式中,是把抽象部分和实现部分分离开来的,虽然从程序结构上是分开了,但是在抽象部分实现的时候,还是需要使用具体的实现的,这可怎么办呢?抽象部分如何才能调用到具体实现部分的功能呢?很简单,搭个桥不就可以了,搭个桥,让抽象部分通过这个桥就可以调用到实现部分的功能了,因此需要桥接

3. 如何桥接

这个理解上也很简单,只要让抽象部分拥有实现部分的接口对象,这就桥接上了,在抽象部分就可以通过这个接口来调用具体实现部分的功能。也就是说,桥接在程序上就体现成了在抽象部分拥有实现部分的接口对象,维护桥接就是维护这个关系。

4. 独立变化

桥接模式的意图:使得抽象和实现可以独立变化,都可以分别扩充。也就是说抽象部分和实现部分是一种非常松散的关系,从某个角度来讲,抽象部分和实现部分是可以完全分开的,独立的,抽象部分不过是一个使用实现部分对外接口的程序罢了。

如果这么看桥接模式的话,就类似于策略模式了,抽象部分需要根据某个策略,来选择真实的实现,也就是说桥接模式的抽象部分相当于策略模式的上下文。更原始的就直接类似于面向接口编程,通过接口分离的两个部分而已。但是别忘了,桥接模式的抽象部分,是可以继续扩展和变化的,而策略模式只有上下文,是不存在所谓抽象部分的

那抽象和实现为何还要组合在一起呢?原因是在抽象部分和实现部分还是存在内部联系的,抽象部分的实现通常是需要调用实现部分的功能来实现的

5. 动态变换功能

由于桥接模式中的抽象部分和实现部分是完全分离的,因此可以在运行时动态组合具体的真实实现,从而达到动态变换功能的目的。

从另外一个角度看,抽象部分和实现部分没有固定的绑定关系了,因此同一个真实实现可以被不同的抽象对象使用,反过来,同一个抽象也可以有多个不同的实现。就像前面示例的那样,比如:站内短消息的实现功能,可以被普通消息、加急消息或是特急消息等不同的消息对象使用;反过来,某个消息具体的发送方式,可以是站内短消息,或者是Email,也可以是手机短消息等具体的发送方式。

6. 桥接模式和继承

继承是扩展对象功能的一种常见手段,通常情况下,继承扩展的功能变化纬度都是一纬的,也就是变化的因素只有一类

对于出现变化因素有两类的,也就是有两个变化纬度的情况,继承实现就会比较痛苦。比如上面的示例,就有两个变化纬度,一个是消息的类别,不同的消息类别处理不同;另外一个是消息的发送方式。

从理论上来说,如果用继承的方式来实现这种有两个变化纬度的情况,最后实际的实现类应该是两个纬度上可变数量的乘积那么多个。比如上面的示例,在消息类别的纬度上,目前的可变数量是3个,普通消息、加急消息和特急消息;在消息发送方式的纬度上,目前的可变数量也是3个,站内短消息、Email和手机短消息。这种情况下,如果要实现全的话,那么需要的实现类应该是:3 X 3 = 9个。

如果要在任何一个纬度上进行扩展,都需要实现另外一个纬度上的可变数量那么多个实现类,这也是为何会感到扩展起来很困难。而且随着程序规模的加大,会越来越难以扩展和维护。

桥接模式就是用来解决这种有两个变化纬度的情况下,如何灵活的扩展功能的一个很好的方案。其实,桥接模式主要是把继承改成了使用对象组合,从而把两个纬度分开,让每一个纬度单独去变化,最后通过对象组合的方式,把两个纬度组合起来,每一种组合的方式就相当于原来继承中的一种实现,这样就有效的减少了实际实现的类的个数

从理论上来说,如果用桥接模式的方式来实现这种有两个变化纬度的情况,最后实际的实现类应该是两个纬度上可变数量的和那么多个。同样是上面那个示例,使用桥接模式来实现,实现全的话,最后需要的实现类的数目应该是:3 + 3 = 6个。

这也从侧面体现了,使用对象组合的方式比继承要来得更灵活。

# 3.2 谁来桥接

所谓谁来桥接,就是谁来负责创建抽象部分和实现部分的关系,说得更直白点,就是谁来负责创建Implementor的对象,并把它设置到抽象部分的对象里面去,这点对于使用桥接模式来说,是十分重要的一点。

大致有如下几种实现方式:

由客户端负责创建Implementor的对象,并在创建抽象部分的对象的时候,把它设置到抽象部分的对象里面去,前面的示例采用的就是这个方式

可以在抽象部分的对象构建的时候,由抽象部分的对象自己来创建相应的Implementor的对象,当然可以给它传递一些参数,它可以根据参数来选择并创建具体的Implementor的对象

可以在Abstraction中选择并创建一个缺省的Implementor的对象,然后子类可以根据需要改变这个实现

也可以使用抽象工厂或者简单工厂来选择并创建具体的Implementor的对象,抽象部分的类可以通过调用工厂的方法来获取Implementor的对象

如果使用IoC/DI容器的话,还可以通过IoC/DI容器来创建具体的Implementor的对象,并注入回到Abstraction中

# 3.3 优缺点

1. 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。

2. 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

3. 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

# 3.4 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。

# 3.5 相关模式

1. 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。会发现,这个时候它们的结构都类似。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

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 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。

# 四:JDK

  • AWT (It provides an abstraction layer which maps onto the native OS the windowing support.)
  • JDBC

# 五:参考文献

最后更新: 3/27/2022, 5:11:03 PM