简介
Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently.
解耦抽象和实现,使得两者可以独立的变化。
桥接模式(Bridge Pattern) 也称为 桥梁模式、接口(Interfce)模式 或 柄体(Handle and Body)模式,隶属对象结构型模式。
桥接模式 类似于多重继承方案,但是多重继承方案往往违背了类得单一职责原则,其复用性比较差,桥接模式 是比多重继承更好的替代方案。
桥接模式 的核心在于 解耦抽象和实现。
注:此处的 抽象 并不是指 抽象类 或 接口 这种高层概念,实现 也不是 继承 或 接口实现 。抽象 与 实现 其实指的是两种独立变化的维度。其中,抽象 包含 实现,因此,一个 抽象 类的变化可能涉及到多种维度的变化导致的。
主要解决
当一个类内部具备两种或多种变化维度时,使用 桥接模式 可以解耦这些变化的维度,使高层代码架构稳定。
优缺点
优点
- 抽象和实现分离:这是 桥接模式 的主要特点,也是避免使用 继承 的主要原因。使用 桥接模式,解耦了 抽象 和 实现,使得两者的变化不会对另一方产生影响,使得系统扩展性大大增强。
- 优秀的扩展能力:桥接模式 的出现就是为了解决多个独立变化的维度的耦合,其高层模块聚合关系已确定(稳定)。因此,无论是 抽象 变化还是 实现 变化,只要对其进行扩展即可,高层代码无需任何更改即可接收扩展。高层代码依赖抽象,严格遵循了 依赖倒置原则。
- 实现细节对客户透明:由于 桥接模式 在高层模块(抽象层)通过聚合关系构建了稳定的架构(封装)。因此,客户只需与高层模块交互,对 抽象 和 实现 的细节完全不需关注。
缺点
- 桥接模式 由于聚合关联关系建立在抽象层,要求开发者针对抽象进行设计与编程,因此会增加系统的理解与设计难度。
使用场景
- 一个类存在两个(或多个)独立变化的维度,且这两个维度都需要进行扩展;
- 不希望或不适合使用继承的场景;
注:桥接模式 的一个常用使用场景就是为了替换 继承。我们知道,继承 拥有很多优点,比如 抽象,封装,多态 等,父类封装共性,子类实现特性。继承 可以很好地帮助我们实现代码复用(封装)的功能,但是同时,这也是 继承 的一大缺点。因为父类拥有的方法,子类也会继承得到,无论子类需不需要,这说明了 继承 具备 强侵入性(父类代码侵入子类),同时会导致子类臃肿······因此,在设计模式中,有一个原则为:优先使用组合/聚合的方式,而不是继承。
但是,设计模式是死的,人是活的。很多时候,你分不清该使用 继承 还是 组合/聚合 或其他方式等,可以从 现实语义 进行思考,因为软件(代码)最终还是提供给现实生活中的人用的,是服务于人类社会的,软件(代码)是具备现实场景的,单你从纯代码角度无法看清问题时,现实角度可能会给你提供更加开阔的思路。
模式讲解
首先来看下 桥接模式 的通用 UML 类图:
从 UML 类图中,我们可以看到,桥接模式 主要包含四种角色:
- 抽象(Abstraction):该类持有一个对 实现 角色的引用,抽象 角色中的方法需要 实现 角色来实现。抽象 角色一般为抽象类(构造函数规定子类要传入一个 实现 对象);
- 修正抽象(RefinedAbstraction):Abstraction 的具体实现,对 Abstraction 的方法进行完善和扩展;
- 实现(Implementor):定义 实现 维度的基本操作,提供给 Abstraction 使用。该类一般为接口或抽象类;
- 具体实现(ConcreteImplementor):Implementor 的具体实现;
下面是 桥接模式 的通用代码:
package com.yn.design_pattern.bridge.universal;
class Client {
public static void main(String[] args) {
// 来一个实现化角色
IImplementor imp = new ConcreteImplementor();
// 来一个抽象化角色,聚合实现
Abstraction abs = new RefinedAbstraction(imp);
// 执行操作
abs.operation();
}
// 抽象实现
interface IImplementor {
void operationImpl();
}
// 具体实现
static class ConcreteImplementor implements IImplementor {
@Override
public void operationImpl() {
System.out.println("I'm ConcreteImplementor A");
}
}
// 抽象
abstract static class Abstraction {
protected IImplementor mImplementor;
public Abstraction(IImplementor implementor) {
this.mImplementor = implementor;
}
public void operation() {
this.mImplementor.operationImpl();
}
}
// 修正抽象
static class RefinedAbstraction extends Abstraction {
public RefinedAbstraction(IImplementor implementor) {
super(implementor);
}
@Override
public void operation() {
super.operation();
System.out.println("refined operation");
}
}
}
举个例子
下面给个示例,让我们能更好地理解 桥接模式。
例子:我们去咖啡馆喝咖啡,一般有4种选择:大杯加糖,大杯不加糖,小杯加糖,小杯不加糖。那么怎样用代码模拟选择咖啡呢?
分析:按上面的例子,很简单,咖啡就只有4种类型,因此我们建立一个“大杯加糖类”,“大杯不加糖类”,“小杯加糖类“,”小杯不加糖类“就可以覆盖上面例子所列举的咖啡了。但是,这样子的话咖啡杯和味道(糖)就耦合在一起了,后续如果有其他形式的咖啡,我们只能采用继承修改的方式扩展,继承类之间存在冗余部分,因此并不是很好的处理方案。
我们再回顾上面的例子,一杯咖啡包含两种选择:大小杯,有无糖(味道)。也就是通过这两个维度就可以决定一杯咖啡。涉及多个独立维度,我们很清楚应该使用 桥接模式。这里有两个独立维度:大小杯,有无糖(味道)。按 桥接模式 来说,应该有两个 实现:大小杯,有无糖(味道)。但是两个 实现 有点冗余,完全可以把 “大小杯” 这个维度归并到咖啡本身属性中,从而这个例子的维度变成:咖啡大小杯,有无糖(味道)。
代码如下所示:
package com.yn.design_pattern.bridge.exam;
class Client {
public static void main(String[] args) {
// 选择咖啡味道:原味
ICoffeeFlavor flavor = new PlainFlavor();
// 选择大杯咖啡
Coffee coffee = new LargeCoffee(flavor);
// 选择完毕:大杯咖啡:原味
coffee.makeCoffee();
// 大杯咖啡:加糖
new LargeCoffee(new SugarFlavor()).makeCoffee();
// 小杯咖啡:原味
new SmallCoffee(new PlainFlavor()).makeCoffee();
// 小杯咖啡:加糖
new SmallCoffee(new SugarFlavor()).makeCoffee();
}
// Implementor:有无糖
interface ICoffeeFlavor {
String addWhat();
}
// ConcreteImplementor:原味
static class PlainFlavor implements ICoffeeFlavor {
@Override
public String addWhat() {
return "原味";
}
}
// ConcreteImplementor:加糖
static class SugarFlavor implements ICoffeeFlavor {
@Override
public String addWhat() {
return "加糖";
}
}
// Abstraction:咖啡
static abstract class Coffee {
protected ICoffeeFlavor mFlavor;
public Coffee(ICoffeeFlavor flavor) {
this.mFlavor = flavor;
}
public abstract void makeCoffee();
}
// RefinedAbstraction:大杯咖啡
static class LargeCoffee extends Coffee {
public LargeCoffee(ICoffeeFlavor flavor) {
super(flavor);
}
@Override
public void makeCoffee() {
System.out.println("大杯咖啡: " + this.mFlavor.addWhat());
}
}
// RefinedAbstraction:小杯咖啡
static class SmallCoffee extends Coffee {
public SmallCoffee(ICoffeeFlavor flavor) {
super(flavor);
}
@Override
public void makeCoffee() {
System.out.println("小杯咖啡:" + this.mFlavor.addWhat());
}
}
}
上面这个例子,我们采用 桥接模式 解耦了 “咖啡大小杯” 和 “有无糖(味道)” 这两个独立变化的维度。后续如果咖啡馆提供更多的服务,比如中杯咖啡,那么直接新建一个中杯类继承Coffee
即可;如果是咖啡味道更改,比如可以加牛奶,蜂蜜等,那么同样只需新建一个类实现ICoffeeFlavor
即可。
通过上面的例子,我们能很好地感知到 桥接模式 遵循了设计模式 里氏替换原则 和 依赖倒置原则,最终实现了 开闭原则,对修改关闭,对扩展开放。