「聊设计模式」之桥接模式（Bridge）

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大家下午好，我是bug菌，今天我们继续聊设计模式。

前言

  设计模式是程序员不可或缺的一部分。它们提供了一种通用的方法来解决常见的编程问题，从而提高了代码的可读性和可维护性。在本文中，我们将聊一下设计模式中的“桥接模式”。

摘要

  桥接模式是一种结构性设计模式，它允许我们将一个抽象类和它的实现分离开来，从而可以独立地改变它们的实现，而不会影响到客户端代码。

桥接模式

概述

  桥接模式是一种结构性设计模式，它将抽象和实现分开，以便它们可以独立地变化。它通过使用组合来代替继承来实现这个目标。

  在桥接模式中，有两个类层次结构：抽象类和实现类。抽象类定义了一个接口，它包含了一些基本的操作方法。实现类实现了这些操作方法，并将它们映射到具体的实现上。通过这种方式，客户端代码和具体的实现之间就解耦了。

模式结构

桥接模式的结构包括四个主要部分：

1. 抽象化（Abstraction）：定义抽象类，并包含一个指向实现化对象的引用，抽象类的接口将调用实现化类中的方法。

2. 实现化（Implementor）：定义实现化接口，具体实现化类将实现此接口。

3. 具体抽象化（Refined Abstraction）：扩展抽象化接口以支持更多功能，实现类将实现这些方法。

4. 具体实现化（Concrete Implementor）：实现实现化接口的类，并提供具体实现。

如下是桥接模式的UML类图：

优缺点

模式优势

  使用桥接模式的主要优势在于它能够将抽象和实现分离开来，并将它们独立地变化。这意味着，如果你需要改变实现方式，你只需要改变实现类，而不需要改变客户端代码。

  此外，使用桥接模式可以提高代码的可读性和可维护性。因为它将功能分解成小的模块，而不是大而复杂的类。这使得代码更容易理解、调试和修改。

模式缺点

  桥接模式的主要缺点在于它增加了代码的复杂性。因为它需要将抽象和实现分开，所以需要增加更多的类和层次结构。这可能会使代码难以理解、调试和维护。

适用场景

桥接模式适用于以下场景：

• 当你需要将一个抽象类和它的实现分开时。
• 当你需要支持多种平台或多种操作系统时。
• 当你需要改变一个类的实现方式时，而不想影响到客户端代码。

模式实现

  下面通过一个例子来说明桥接模式的实现过程。

  假设我们要设计一个图形库，其中包含两个基本功能：绘制不同种类的图形和使用不同的颜色进行填充。我们可以使用桥接模式来实现这个图形库，其中抽象部分为Shape，实现部分为Color，桥接接口为DrawAPI。

先看一下Shape的抽象类：

package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * 抽象类
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:19
 */
public abstract class Shape {
    protected DrawAPI drawAPI;

    public Shape(DrawAPI drawAPI) {
        this.drawAPI = drawAPI;
    }

    public abstract void draw();
}
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  可以看到，Shape包含了一个对DrawAPI的引用，并且定义了一个抽象的draw方法，用于绘制图形。

再看一下DrawAPI的接口：

package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * 抽象接口
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:19
 */
public interface DrawAPI {
    public void draw();
}
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  DrawAPI定义了一个draw方法，Shape的实现类将通过它来使用不同的颜色进行填充。

然后是Shape的实现类：Circle、Rectangle和Triangle。

package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * Shape的实现类
 * 
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:20
 */
public class Circle extends Shape {
    private int x, y, radius;

    public Circle(int x, int y, int radius, DrawAPI drawAPI) {
        super(drawAPI);
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.radius = radius;
    }

    public void draw() {
        drawAPI.draw();
    }
}
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package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * Shape的实现类
 * 
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:21
 */
public class Rectangle extends Shape {
    private int x, y, width, height;

    public Rectangle(int x, int y, int width, int height, DrawAPI drawAPI) {
        super(drawAPI);
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }

    public void draw() {
        drawAPI.draw();
    }
}
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package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * Shape的实现类
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:22
 */
public class Triangle extends Shape {
    private int x1, y1, x2, y2, x3, y3;

    public Triangle(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3, DrawAPI drawAPI) {
        super(drawAPI);
        this.x1 = x1;
        this.y1 = y1;
        this.x2 = x2;
        this.y2 = y2;
        this.x3 = x3;
        this.y3 = y3;
    }

    public void draw() {
        drawAPI.draw();
    }
}
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  可以看到，它们都继承了Shape，并实现了draw方法。在构造方法中，将DrawAPI对象传递给了Shape的构造方法，从而实现了抽象部分和实现部分的连接。

最后是Color的实现类：Red、Green和Blue。

package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * Color的实现类
 *
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:24
 */
public class Red implements DrawAPI {
    public void draw() {
        System.out.println("fill with red");
    }
}
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public class Green implements DrawAPI {
    public void draw() {
        System.out.println("fill with green");
    }
}
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public class Blue implements DrawAPI {
    public void draw() {
        System.out.println("fill with blue");
    }
}
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  它们都实现了DrawAPI接口，并提供了具体的draw方法，用于绘制不同的颜色。

最后我们可以编写一个测试用例来验证桥接模式的实现：

package com.example.javaDesignPattern.bridge;

/**
 * @author bug菌
 * @version 1.0
 * @date 2023/9/19 11:15
 */
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle(100,100, 10, new Red());
        circle.draw();

        Shape rectangle = new Rectangle(50, 50, 20, 30, new Green());
        rectangle.draw();

        Shape triangle = new Triangle(10, 20, 30, 40, 50, 60, new Blue());
        triangle.draw();
    }
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执行结果如下：

代码分析

  如上代码是一个简单的示例程序，其中定义了一个Client类。在main方法中，创建了三个形状对象circle、rectangle和triangle，并使用draw方法绘制了它们。

这三个形状对象分别是：

• Circle：圆形，构造函数中参数依次为圆心位置x、y坐标、半径和颜色对象。
• Rectangle：矩形，构造函数中参数依次为左上角位置x、y坐标、宽度、高度和颜色对象。
• Triangle：三角形，构造函数中参数依次为三个顶点的x、y坐标和颜色对象。

  在这里，颜色对象是使用了简单工厂模式创建的，包括Red、Green和Blue。

小结

  在本文中，我们介绍了桥接模式，它是一种结构性设计模式，用于将一个抽象类和它的实现分开。我们看了一个简单的例子来理解这个模式，然后讨论了它的优点、缺点和适用场景。最后，我们提供了一些代码和测试用例来帮助你在实际中应用这个模式。

附录源码

  如上涉及代码均已上传同步在 GitHub，提供给同学们参考性学习。

总结

  桥接模式是一种非常有用的设计模式，可以将抽象和实现分开，从而提高代码的可读性和可维护性。它可以帮助我们实现更灵活、更可扩展的代码，适用于需要支持多种平台或多种操作系统的情况。如果您正在开发一个需要支持多种平台的应用程序，或者需要改变一个类的实现方式，而不想影响到客户端代码，那么您应该考虑使用桥接模式。

☀️建议/推荐你

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