1.1桥接模式

 (1)桥接模式定义
    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)应用桥接模式来解决的思路
    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:

桥接模式_第1张图片

 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。
   桥接模式通过引入实现的接口,把实现部分从系统中分离出去;那么,抽象这边如何使用具体的实现呢?肯定是面向实现的接口来编程了,为了让抽象这边能够很方便的与实现结合起来,把顶层的抽象接口改成抽象类,在里面持有一个具体的实现部分的实例。
   这样一来,对于需要发送消息的客户端而言,就只需要创建相应的消息对象,然后调用这个消息对象的方法就可以了,这个消息对象会调用持有的真正的消息发送方式来把消息发送出去。也就是说客户端只是想要发送消息而已,并不想关心具体如何发送。

1.2  模式结构和说明

    桥接模式的结构如图所示:

桥接模式_第2张图片

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。

1.3  桥接模式示例代码

(1)先看看Implementor接口的定义,示例代码如下:

/** 
 * 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 
     */  
    public void operationImpl();  
}

(2)再看看Abstraction接口的定义,注意一点,虽然说是接口定义,但其实是实现成为抽象类。示例代码如下:

/** 
 * 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();  
    }  
}

(3)该来看看具体的实现了,示例代码如下:

/** 
 * 真正的具体实现对象 
 */  
public class ConcreteImplementorA implements Implementor {  
    public void operationImpl() {   
        //真正的实现  
    }  
}

另外一个实现,示例代码如下:

/** 
 * 真正的具体实现对象 
 */  
public class ConcreteImplementorB implements Implementor {  
    public void operationImpl() {   
        //真正的实现  
    }  
}

(4)最后来看看扩展Abstraction接口的对象实现,示例代码如下:

/** 
 * 扩充由Abstraction定义的接口功能 
 */  
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  
    }  
}

1.4  使用桥接模式重写示例

   学习了桥接模式的基础知识过后,该来使用桥接模式重写前面的示例了。通过示例,来看看使用桥接模式来实现同样的功能,是否能解决“既能方便的实现功能,又能有很好的扩展性”的问题。
       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,发送方式先实现站内短消息和Email这两种。 
        使用桥接模式来实现这些功能的程序结构如图所示:

桥接模式_第3张图片

(1)先看看实现部分定义的接口,示例代码如下:

/** 
 * 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);  
}

(2)再看看抽象部分定义的接口,示例代码如下:

/** 
 * 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);  
    }     
}

(3)看看如何具体的实现发送消息,先看站内短消息的实现吧,示例代码如下:

/** 
 * 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);  
    }  
}

再看看Email方式的实现,示例代码如下:

/** 
 * 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);  
    }  
}

(4)接下来该看看如何扩展抽象的消息接口了,先看普通消息的实现,示例代码如下:

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);  
    }     
}

再看看加急消息的实现,示例代码如下:

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;  
    }     
}

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。
(1)接着看看代码实现,先看看新的特急消息的处理类,示例代码如下:

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  
    }  
}

(2)再看看使用手机短消息的方式发送消息的实现,示例代码如下:

/** 
 * 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);  
    }  
}

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:

public class Client {  
    public static void main(String[] args) {  
        //创建具体的实现对象  
        MessageImplementor impl = new MessageSMS();  
        //创建一个普通消息对象  
        AbstractMessage m = new CommonMessage(impl);  
        m.sendMessage("请喝一杯茶", "小李");         
        //创建一个紧急消息对象  
        m = new UrgencyMessage(impl);  
        m.sendMessage("请喝一杯茶", "小李");         
        //创建一个特急消息对象  
        m = new SpecialUrgencyMessage(impl);  
        m.sendMessage("请喝一杯茶", "小李");  
          
        //把实现方式切换成手机短消息,然后再实现一遍  
        impl = new MessageMobile();  
        m = new CommonMessage(impl);  
        m.sendMessage("请喝一杯茶", "小李");  
        m = new UrgencyMessage(impl);  
        m.sendMessage("请喝一杯茶", "小李");  
        m = new SpecialUrgencyMessage(impl);  
        m.sendMessage("请喝一杯茶", "小李");  
    }  
}

运行结果如下:

使用站内短消息的方式,发送消息'请喝一杯茶'给小李  
使用站内短消息的方式,发送消息'加急:请喝一杯茶'给小李  
使用站内短消息的方式,发送消息'特急:请喝一杯茶'给小李  
使用手机短消息的方式,发送消息'请喝一杯茶'给小李  
使用手机短消息的方式,发送消息'加急:请喝一杯茶'给小李  
使用手机短消息的方式,发送消息'特急:请喝一杯茶'给小李

前面三条是使用的站内短消息,后面三条是使用的手机短消息,正确的实现了预期的功能。看来前面的实现应该是正确的,能够完成功能,且能灵活扩展。

1.5  桥接模式的优缺点

  • 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。

  • 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。

    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。

     

    1.6  相关模式

  •  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。可以体会到桥接模式和策略模式是如此相似。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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。

  • 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。


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