java设计模式学习之【桥接模式】

引言

想象你正在开发一个图形界面应用程序，需要支持多种不同的窗口操作系统。如果每个系统都需要写一套代码，那将是多么繁琐！桥接模式让这一切变得简单：它分离了应用程序的界面（抽象部分）和实际操作的操作系统（实现部分）。

桥接模式简介

桥接模式属于结构型模式，桥接模式是一种用于把抽象化与实现化解耦，使得二者可以独立变化的设计模式。它通过提供抽象层和实现层之间的桥接结构，来实现这种分离。

定义与用途：

• 桥接模式主要用于将抽象部分与其实现部分分离，从而使它们都可以独立地变化。
• 它通过提供一个桥接结构来实现这种分离，这种模式用于把继承关系转化为关联关系，减少类之间的耦合度。

实现方式

• 将抽象层（Abstraction）和实现层（Implementor）分离开来。
• 抽象层持有实现层的引用。
• 两层之间通过桥接进行通信。

使用场景

• 独立扩展维度： 当你希望独立扩展一个类的两个或多个维度时。例如，假设你有一个形状类，它可以有不同的颜色。通过桥接模式，形状和颜色可以独立变化，而不是为每种颜色的每种形状都创建一个类。

• 不希望固定功能实现： 当你不希望在编译时就固定使用某个功能的实现，而是想在运行时动态切换时。桥接模式提供了这种灵活性。

• 类数量爆炸问题： 当类的数量爆炸性增长，特别是多层继承导致系统难以管理和扩展时，桥接模式通过组合替代继承，减少类的数量。

• 共享资源管理： 在需要管理和共享资源的场景下，如不同的界面或数据库连接，桥接模式可以帮助独立管理这些资源。

• 隔离抽象和实现： 当一个系统的抽象和实现需要独立开发，且需要保持对客户端的透明性时，桥接模式是理想选择。例如，当一个软件需要在多个操作系统上运行，其核心功能（抽象）与操作系统的API（实现）之间可以使用桥接模式来分离。

优势与劣势

• 优势
  分离接口及其实现部分。
  提高了系统的可扩展性。
  灵活性和维护性增强。
  客户端不受到实现部分的影响。
• 劣势
  增加了系统的理解与设计难度。
  需要正确地识别系统中的两个独立变化的维度。

桥接模式在Spring中的应用

数据访问对象（DAO）和数据源：Spring中的数据访问对象（DAO）模式与桥接模式有着紧密的联系。DAO提供了一组与特定数据源（如JDBC、Hibernate等）独立的接口，而这些数据源则是其实现。这允许开发者在不同的持久化技术间切换，而不需要修改DAO层的代码。例如，一个应用可以从使用JDBC切换到Hibernate，DAO接口保持不变，只需更换其具体实现。

视图和控制器分离：在Spring MVC中，桥接模式通过将视图（HTML、JSP等）与控制器逻辑分离来实现。控制器处理业务逻辑，然后通过模型（Model）将数据桥接到视图层。这种分离允许开发者独立修改视图和控制器代码，提高了代码的可维护性和可测试性。

AOP（面向切面编程）：Spring的AOP也是桥接模式的一个例子。AOP允许开发者定义跨多个点的横切关注点（如日志、安全等），并将这些关注点与业务逻辑（核心功能）分离。在AOP中，切面（Aspect）充当桥梁，连接独立于核心业务逻辑的横切关注点。

Spring配置与实现分离：Spring框架允许通过配置文件或注解将具体的实现与抽象的定义分离。这种分离是桥接模式的一个体现，它允许开发者在不修改代码的情况下更换组件的实现，提高了系统的灵活性和可配置性。

绘图示例

在此示例中，我们通过一个名为 DrawAPI 的接口来实现桥接模式，该接口作为桥接实现者，并且有两个具体类 RedCircle 和 GreenCircle 实现了 DrawAPI 接口。Shape 是一个抽象类，它将使用 DrawAPI 接口的对象。BridgePatternDemo（我们的演示类）将使用 Shape 类来绘制不同颜色的圆。

步骤 1： 创建桥接实现者接口。

public interface DrawAPI {

    public void drawCircle(int radius, int x, int y);

}

步骤 2： 创建实现 DrawAPI 接口的具体桥接实现类。

public class RedCircle implements DrawAPI {

    @Override
    public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
        System.out.println("绘制圆形[ 颜色: 红色, 半径: " + radius + ", x: " + x + ", y: " + y + "]");
    }

}

public class GreenCircle implements DrawAPI {

    @Override
    public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
        System.out.println("绘制圆形[ 颜色: 绿色, 半径: " + radius + ", x: " + x + ", y: " + y + "]");
    }

}

步骤 3： 创建使用 DrawAPI 接口的抽象类 Shape。

public abstract class Shape {
   protected DrawAPI drawAPI;
   
   protected Shape(DrawAPI drawAPI){
      this.drawAPI = drawAPI;
   }
   public abstract void draw();	
}

步骤 4： 创建实现 Shape 接口的具体类。

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.drawCircle(radius, x, y);
   }
}

步骤 5： 使用 Shape 和 DrawAPI 类绘制不同颜色的圆。

public class BridgePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Shape redCircle = new Circle(100, 100, 10, new RedCircle());
      Shape greenCircle = new Circle(100, 100, 10, new GreenCircle());

      redCircle.draw();
      greenCircle.draw();
   }
}

在这个示例中，通过桥接模式，我们可以独立地改变抽象部分（Shape）和实现部分（DrawAPI）的代码。当我们想要改变圆的绘制方式时，只需要修改或增加新的 DrawAPI 实现类，而不需要改变 Shape 类及其子类。

代码地址

23种设计模式相关代码后续会逐步提交到github上，方便学习，欢迎指点：
代码地址
https://github.com/RuofeiSun/lf-23Pattern