Java 设计模式——桥接模式

1.概述

（1）现在有一个需求，需要创建不同的图形，并且每个图形都有可能会有不同的颜色。我们可以利用继承的方式来设计类的关系：

我们可以发现有很多的类，假如我们再增加一个形状或再增加一种颜色，就需要创建更多的类。试想，在一个有多种可能会变化的维度的系统中，用继承方式会造成类爆炸，扩展起来不灵活。每次在一个维度上新增一个具体实现都要增加多个子类。为了更加灵活的设计系统，我们此时可以考虑使用桥接模式。

（2）桥接模式 (Bridge Pattern) 是一种结构型模式，它用于将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。桥接模式通过组合多个接口，允许一个类的功能在另一个类中进行实现，从而使得两个类可以独立地变化而互不影响。

2.结构

桥接模式包含以下主要角色：

• 抽象化 (Abstraction) 角色：定义抽象类，并包含一个对实现化对象的引用。
• 扩展抽象化 (Refined Abstraction) 角色：是抽象化角色的子类，实现父类中的业务方法，并通过组合关系调用实现化角色中的业务方法。
• 实现化 (Implementor) 角色：定义实现化角色的接口，供扩展抽象化角色调用。
• 具体实现化 (Concrete Implementor) 角色：给出实现化角色接口的具体实现。

3.实现

【例】视频播放器：需要开发一个跨平台视频播放器，可以在不同操作系统平台（如 Windows、Mac、Linux 等）上播放多种格式的视频文件，常见的视频格式包括 RMVB、AVI、WMV 等。该播放器包含了两个维度，适合使用桥接模式。类图如下：

代码如下：

3.1.实现化类

VideoFile.java

//视频文件
public interface VideoFile {
    
    //解码功能
    void decode(String fileName);
}

3.2.具体实现化类

AviFile.java

//avi视频文件
public class AviFile implements VideoFile{
    @Override
    public void decode(String fileName) {
        System.out.println("avi视频文件：" + fileName);
    }
}

RmvbFile.java

//rmvb视频文件（具体的是实现化角色）
public class RmvbFile implements VideoFile{
    @Override
    public void decode(String fileName) {
        System.out.println("rmvb视频文件：" + fileName);
    }
}

3.3.抽象化类

OperatingSystem.java

//抽象的操作系统类
public abstract class OperatingSystem {
    
    //声明VideoFile变量
    protected VideoFile videoFile;
    
    public OperatingSystem(VideoFile videoFile) {
        this.videoFile = videoFile;
    }
    
    public abstract void play(String fileNamw);
}

3.4.扩展抽象化类

Mac.java

// Mac 操作系统
public class Mac extends OperatingSystem{
    
    public Mac(VideoFile videoFile) {
        super(videoFile);
    }
    
    @Override
    public void play(String fileName) {
        videoFile.decode(fileName);
    }
}

Windows.java

// windows 操作系统
public class Windows extends OperatingSystem {
    
    public Windows(VideoFile videoFile) {
        super(videoFile);
    }
    
    @Override
    public void play(String fileName) {
        videoFile.decode(fileName);
    }
}

3.5.测试

Client.java

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建 Mac 系统对象
        OperatingSystem system = new Mac(new AviFile());
        //使用操作系统播放视频文件
        system.play("战狼2");
    }
}

输出结果如下：

avi视频文件：战狼2

从上面的代码可以看出桥接模式的一些优点：

• 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。如：如果现在还有一种视频文件类型 wmv，我们只需要再定义一个类实现 VideoFile 接口即可，其他类不需要发生变化。
• 实现细节对客户透明。

4.优缺点

（1）桥接模式的优点包括：

• 分离抽象和实现：桥接模式可以将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立地变化。这样一来，系统更加灵活，能够方便地进行扩展和维护。
• 桥接模式提高了系统的可扩展性，因为可以通过增加新的抽象和实现来扩展系统的功能。
• 桥接模式提供了良好的结构性设计，使得系统更加清晰、易于理解和维护。

（2）桥接模式的缺点包括：

• 增加复杂度：引入桥接模式会增加系统中的类和对象数量，可能会导致系统更加复杂。
• 不易理解：对于初学者来说，理解桥接模式可能需要一定的时间和经验。

5.使用场景

（1）桥接模式通常适用于以下场景：

• 当一个类存在多个独立变化的维度，且希望在抽象部分和实现部分之间增加灵活性时，可以考虑使用桥接模式。例如，对于不同品牌的手机（抽象部分）和不同操作系统的软件（实现部分），可以使用桥接模式将它们解耦，实现各自独立地变化。
• 当一个类需要在多个维度上进行扩展，而子类的扩展可能会导致组合爆炸时，可以考虑使用桥接模式。通过桥接模式，可以避免创建大量的子类，而是通过组合的方式来实现不同的组合效果。
• 当希望在抽象部分和实现部分之间建立一个稳定的连接关系，且希望二者可以独立地进行扩展和变化时，可以考虑使用桥接模式。这样可以使得系统更加灵活，易于维护和扩展。

（2）总的来说，桥接模式适用于抽象和实现有多个变化维度的情况，能够有效地解耦系统中的各个部分，提高系统的灵活性和可维护性。