设计模式-桥接模式

桥接模式是一种结构型设计模式，旨在将抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化。它通过组合代替继承的方式，解决多维度变化导致的类爆炸问题，同时提高系统的灵活性和可扩展性。

核心思想

桥接模式的核心是将抽象（功能）和实现（平台/具体行为）解耦，使其可以独立扩展。例如：

• 抽象部分：如“图形”的抽象（圆形、矩形）。
• 实现部分：如“颜色”的实现（红色、蓝色）。
• 桥接：通过将“颜色”的实现注入“图形”的抽象中，避免为每种图形和颜色的组合创建子类（如RedCircle、BlueRectangle）。

桥接模式的结构

桥接模式包含以下角色：

• 抽象类（Abstraction）
  定义抽象功能的接口，并持有实现部分的引用。例如：Shape抽象类，包含draw()方法。

• 扩展抽象类（Refined Abstraction）
  对抽象类的扩展，实现具体的功能。例如：Circle和Rectangle类，继承自Shape。

• 实现接口（Implementor）
  定义实现部分的接口，供抽象类调用。例如：Color接口，定义颜色填充方法。

• 具体实现类（Concrete Implementor）
  实现实现接口的具体逻辑。例如：Red和Blue类，实现Color接口。

桥接模式实现示例

假设需要绘制不同形状（圆形、矩形）和不同颜色（红色、蓝色）的图形，使用桥接模式避免创建 RedCircle、BlueCircle 等子类。
（1）实现接口（Implementor）：颜色

// 颜色接口（实现部分）
public interface Color {
    void applyColor();
}

// 具体颜色实现
public class Red implements Color {
    @Override
    public void applyColor() {
        System.out.print("红色");
    }
}

public class Blue implements Color {
    @Override
    public void applyColor() {
        System.out.print("蓝色");
    }
}

（2）抽象类（Abstraction）：图形

// 图形抽象类（抽象部分）
public abstract class Shape {
    protected Color color; // 持有颜色的引用（桥接的关键）

    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw();
}

// 具体图形实现
public class Circle extends Shape {
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("圆形：");
        color.applyColor(); // 委托给颜色实现
        System.out.println();
    }
}

public class Rectangle extends Shape {
    public Rectangle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("矩形：");
        color.applyColor();
        System.out.println();
    }
}

（3）客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建颜色实现
        Color red = new Red();
        Color blue = new Blue();

        // 创建图形，并桥接颜色
        Shape redCircle = new Circle(red);
        Shape blueRectangle = new Rectangle(blue);

        // 绘制图形
        redCircle.draw();    // 输出：圆形：红色
        blueRectangle.draw(); // 输出：矩形：蓝色
    }
}

桥接模式的优点

• 解耦抽象与实现
  抽象和实现可以独立扩展，互不影响。例如，新增颜色或形状无需修改对方。

• 避免类爆炸
  无需为每个组合（如 RedCircle、BlueRectangle）创建子类。

• 提高灵活性
  可以在运行时动态切换实现（例如切换颜色）。

• 符合开闭原则
  新增功能只需扩展抽象或实现类，无需修改现有代码。

桥接模式的缺点

• 增加系统复杂性
  需要正确识别抽象和实现的边界，设计不当可能导致结构冗余。
• 理解成本较高
  对初学者来说，桥接模式的设计思想可能较难掌握。

桥接模式的实际应用

• JDBC驱动程序
  抽象：JDBC接口（如Connection、Statement）。
  实现：不同数据库的驱动（如MySQL、Oracle）。
  桥接：通过DriverManager将抽象接口与具体驱动桥接。

• 图形界面框架
  抽象：窗口、按钮等控件的逻辑。
  实现：不同操作系统的绘制API（如Windows API、macOS API）。
  桥接：控件通过桥接调用具体系统的API实现渲染。

• 日志框架
  抽象：日志记录接口（如Logger）。
  实现：日志输出的具体方式（文件、控制台、网络）。
  桥接：通过桥接模式动态切换日志输出目标。

应用场景：

1. 多维度变化的系统
   例如：图形和颜色、操作系统（Windows、Linux）和文件格式（PNG、JPEG）等

2. 避免多层继承结构
   当继承导致类数量指数级增长时，使用桥接模式替代。

3. 运行时切换实现
   需要动态切换不同实现（如切换数据库驱动）。

桥接模式与其他模式的区别

模式	核心思想	应用场景
桥接模式	分离抽象和实现，通过组合代替继承	多维度变化的系统，避免类爆炸
适配器模式	转换接口以实现兼容	整合不兼容的接口
策略模式	封装算法，使其可互换	动态选择算法（如排序策略）
抽象工厂模式	创建相关对象的家族	需要统一风格的组件（如UI控件）

总结

通过桥接模式，可以优雅地处理多维度变化，避免类层次结构的过度膨胀。它是设计复杂系统时的重要工具，尤其适合需要长期维护和扩展的代码。