设计模式之桥接（Bridge）

概述

桥接模式（Bridge)是一种结构型设计模式。Bridge模式基于类的最小设计原则，通过使用封装、聚合及继承等行为让不同的类承担不同的职责。它的主要特点是把抽象(Abstraction)与行为实现(Implementation)分离开来，从而可以保持各部分的独立性以及应对他们的功能扩展。

UML类图

桥接模式UML

桥接模式的角色和职责：

Client 调用端：这是Bridge模式的调用者。
抽象类（Abstraction）：抽象类接口（接口这货抽象类）维护队行为实现（implementation）的引用。它的角色就是桥接类。
Refined Abstraction：这是Abstraction的子类
** Implementor：**行为实现类接口（Abstraction接口定义了基于Implementor接口的更高层次的操作）
ConcreteImplementor：Implementor的子类

使用场景

• 如果一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承联系，通过桥接模式可以使它们在抽象层建立一个关联关系。
• 对于那些不希望使用继承或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加的系统，桥接模式尤为适用。
• 一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展。

实例

我们用画图来举例，这里有一个画笔，可以画正方形、长方形、圆形（这个大家都知道怎么做吧，我就不解释了）。但是现在我们需要给这些形状进行上色，这里有三种颜色：白色、灰色、黑色。这里我们可以画出3*3=9中图形：白色正方形、白色长方形、白色圆形。。。。。。到这里了我们几乎到知道了这里存在两种解决方案：

• 为每种形状都提供各种颜色的版本。
• 根据实际需要对颜色和形状进行组合。

我们我们采用方案一来实现的话，我们是不是也可以这样来理解呢？为每种颜色都提供各种形状的版本呢？这个是完全的可以的。如下：

方案一

对于中两个图形，我们都会很清楚这样一个问题：加入我们添加椭圆，我们是不是又要增加三种颜色呢？假如我们在增加一个绿色，我们就要增加其四种形状了，继续加。继续加……每次增加都会增加若干个类(如果增加颜色则会增加形状个数个类，若增加形状则会增加颜色个数个类)，这样的情况我想每个程序员都不会想要吧！那么我们看方案二。

方案二所提供的就是解决方法是：提供两个父类一个是颜色、一个形状，颜色父类和形状父类两个类都包含了相应的子类，然后根据需要对颜色和形状进行组合。

方案二

首先是形状类：该类为一个抽象类，主要提供画形状的方法：

public abstract class Shape {
    Color color;

    public void setColor(Color color) {
        this.color = color;
    }
    
    public abstract void draw();
}

然后是三个形状 。圆形：

public class Circle extends Shape{

    public void draw() {
        color.bepaint("圆形");
    }
}

长方形：

public class Rectangle extends Shape{

    public void draw() {
        color.bepaint("长方形");
    }
}

正方形：

public class Square extends Shape{

    public void draw() {
        color.bepaint("正方形");
    }
}

颜色接口：

public interface Color {
    public void bepaint(String shape);
}

白色：

public class White implements Color{
    public void bepaint(String shape) {
        System.out.println("白色的" + shape);
    }
}

灰色：

public class Gray implements Color{
    public void bepaint(String shape) {
        System.out.println("灰色的" + shape);
    }
}

黑色：

public class Black implements Color{
    public void bepaint(String shape) {
        System.out.println("黑色的" + shape);
    }
}

客户端：

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //白色
        Color white = new White();
        //正方形
        Shape square = new Square();
        //白色的正方形
        square.setColor(white);
        square.draw();
        
        //长方形
        Shape rectange = new Rectangle();
        rectange.setColor(white);
        rectange.draw();
    }
}

运行结果：
白色的正方形 
白色的长方形

总结

优点

• 分离抽象接口及其实现部分。提高了比继承更好的解决方案。
• 桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统。
• 实现细节对客户透明，可以对用户隐藏实现细节。

缺点

• 桥接模式的引入会增加系统的理解与设计难度，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。
• 桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性。