设计模式之桥接模式 - 202201

模式动机

设想如果要绘制矩形、圆形、椭圆、正方形，我们至少需要4个形状类，但是如果绘制的图形需要具有不同的颜色，如红色、绿色、蓝色等，此时至少有如下两种设计方案：

• 第一种设计方案是为每一种形状都提供一套各种颜色的版本。
• 第二种设计方案是根据实际需要对形状和颜色进行组合

对于有两个变化维度（即两个变化的原因）的系统，采用方案二来进行设计系统中类的个数更少，且系统扩展更为方便。设计方案二即是桥接模式的应用。桥接模式将继承关系转换为关联关系，从而降低了类与类之间的耦合，减少了代码编写量。

模式定义

桥接模式(Bridge Pattern)：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。它是一种对象结构型模式，又称为柄体(Handle and Body)模式或接口(Interface)模式。

模式结构

桥接模式包含如下角色：

• Abstraction：抽象类
• RefinedAbstraction：扩充抽象类
• Implementor：实现类接口
• ConcreteImplementor：具体实现类

时序图

 代码-裸指针版本

// BradgePattern.h
//
// Created by zhaoyf on 2022/4/16.
//

#ifndef CPPDESIGNPATTERN_BRIDGEPATTERN_H
#define CPPDESIGNPATTERN_BRIDGEPATTERN_H


namespace BridgePattern {
    // Implementor
    class Implementor {
    public:
        virtual ~Implementor() {}

        virtual void Action() = 0;
    };

    // ConcreteImplementorA
    class ConcreteImplementorA : public Implementor {
    public:
        virtual ~ConcreteImplementorA() {}

        virtual void Action();
    };

    // ConcreteImplementorB
    class ConcreteImplementorB : public Implementor {
    public:
        virtual ~ConcreteImplementorB() {}

        virtual void Action();
    };

    // Abstraction, 抽象
    class Abstraction {
    public:
        virtual ~Abstraction() {}

        virtual void operation() = 0;
    };

    // RefinedAbstraction
    class RefinedAbstraction : public Abstraction {
    public:
        RefinedAbstraction(Implementor *p);

        virtual ~RefinedAbstraction();

        virtual void operation() override;

    private:
        Implementor *pImpl;
    };
}


#endif //CPPDESIGNPATTERN_BRIDGEPATTERN_H

// BradgePattern.cpp
//
// Created by zhaoyf on 2022/4/16.
//

#include "BridgePattern.h"
#include "iostream"

namespace BridgePattern {
    // ConcreteImplementorA
    void ConcreteImplementorA::Action() {
        std::cout << "ConcreteImplementorA::Action" << std::endl;
    }

    // ConcreteImplementorB
    void ConcreteImplementorB::Action() {
        std::cout << "ConcreteImplementorB::Action" << std::endl;
    }

    // RefinedAbstraction
    RefinedAbstraction::RefinedAbstraction(Implementor *p) : pImpl(p) {
    }

    RefinedAbstraction::~RefinedAbstraction() {
        if (pImpl) {
            delete pImpl;
            pImpl = nullptr;
        }
    }

    void RefinedAbstraction::operation() {
        pImpl->Action();
    }
}

// main.cpp 测试代码
    int main() {
        Implementor *pImplA = new ConcreteImplementorA();
        Abstraction *pa = new RefinedAbstraction(pImplA);
        pa->operation();

        Implementor *pImplB = new ConcreteImplementorB();
        Abstraction *pb = new RefinedAbstraction(pImplB);
        pb->operation();

        delete pa;
        delete pb;
        return 0;
    }

output:
ConcreteImplementorA::Action
ConcreteImplementorB::Action

代码-智能指针版本

// BridgePatternSharedPtr.h
//
// Created by zhaoyf on 2022/4/16.
//

#ifndef CPPDESIGNPATTERN_BRIDGEPATTERN_SHAREDPTR_H
#define CPPDESIGNPATTERN_BRIDGEPATTERN_SHAREDPTR_H

#include 

namespace BridgePatternSharedPtr {
    // Implementor
    class Implementor {
    public:
        virtual ~Implementor() {}

        virtual void Action() = 0;
    };

    // ConcreteImplementorA
    class ConcreteImplementorA : public Implementor {
    public:
        virtual ~ConcreteImplementorA() {}

        virtual void Action();
    };

    // ConcreteImplementorB
    class ConcreteImplementorB : public Implementor {
    public:
        virtual ~ConcreteImplementorB() {}

        virtual void Action();
    };

    // Abstraction, 抽象
    class Abstraction {
    public:
        virtual ~Abstraction() {}

        virtual void operation() = 0;
    };

    // RefinedAbstraction
    class RefinedAbstraction : public Abstraction {
    public:
        RefinedAbstraction(std::unique_ptr p);

        virtual ~RefinedAbstraction() {}

        virtual void operation() override;

    private:
        std::unique_ptr pImpl;
    };

}


#endif //CPPDESIGNPATTERN_BRIDGEPATTERN_SHAREDPTR_H

// BridgePatternSharedPtr.cpp
//
// Created by zhaoyf on 2022/4/16.
//

#include "BridgePattern_SharedPtr.h"
#include "iostream"

namespace BridgePatternSharedPtr {
    // ConcreteImplementorA
    void ConcreteImplementorA::Action() {
        std::cout << "ConcreteImplementorA::Action" << std::endl;
    }

    // ConcreteImplementorB
    void ConcreteImplementorB::Action() {
        std::cout << "ConcreteImplementorB::Action" << std::endl;
    }

    // RefinedAbstraction
    RefinedAbstraction::RefinedAbstraction(std::unique_ptr p) : pImpl(std::move(p)) {
    }

    void RefinedAbstraction::operation() {
        pImpl->Action();
    }
}

// main.cpp 测试代码
    int main() {
        auto pImplA = std::make_unique();
        auto pa = std::make_unique(std::move(pImplA));
        pa->operation();

        auto pb = std::make_unique(std::make_unique());
        pb->operation();

        return 0;
    }

output:
ConcreteImplementorA::Action
ConcreteImplementorB::Action

注

站在别人的肩旁上，感谢，参考文章如下：

2. 桥接模式 — Graphic Design Patterns

https://github.com/JakubVojvoda/design-patterns-cpp/tree/master/bridge

个人代码仓库

Cpp_Design_Pattern: 用C++实现的设计模式学习