桥接模式
桥接(Bridge)是用于把抽象化与实现化解耦,使得二者可以独立变化。这种类型的设计模式属于结构型模式,它通过提供抽象化和实现化之间的桥接结构,来实现二者的解耦。
这种模式涉及到一个作为桥接的接口,使得实体类的功能独立于接口实现类,这两种类型的类可被结构化改变而互不影响。
桥接模式的目的是将抽象与实现分离,使它们可以独立地变化,该模式通过将一个对象的抽象部分与它的实现部分分离,使它们可以独立地改变。它通过组合的方式,而不是继承的方式,将抽象和实现的部分连接起来。
我们通过下面的实例来演示桥接模式(Bridge Pattern)的用法。其中,可以使用相同的抽象类方法但是不同的桥接实现类,来画出不同颜色的圆。
介绍
意图
用于将抽象部分与实现部分分离,使得它们可以独立地变化。。
主要解决的问题
避免使用继承导致的类爆炸问题,提供更灵活的扩展方式。
使用场景
当系统可能从多个角度进行分类,且每个角度都可能独立变化时,桥接模式是合适的。
实现方式
- 分离多角度分类:将不同角度的分类逻辑分离,允许它们独立变化。
- 减少耦合:降低抽象与实现之间的耦合度。
关键代码
- 抽象类:定义一个抽象类,作为系统的一部分。
- 实现类:定义一个或多个实现类,与抽象类通过聚合(而非继承)关联。
应用实例
- 转世投胎:灵魂(抽象)与肉体(实现)的分离,允许灵魂选择不同的肉体。
- 墙上的开关:开关(抽象)与内部实现(实现)的分离,用户无需关心开关的内部工作机制。
优点
- 抽象与实现分离:提高了系统的灵活性和可维护性。
- 扩展能力强:可以独立地扩展抽象和实现。
- 实现细节透明:用户不需要了解实现细节。
缺点
- 理解与设计难度:桥接模式增加了系统的理解与设计难度。
- 聚合关联:要求开发者在抽象层进行设计与编程。
使用建议
- 当系统需要在抽象化角色和具体化角色之间增加灵活性时,考虑使用桥接模式。
- 对于不希望使用继承或因多层次继承导致类数量急剧增加的系统,桥接模式特别适用。
- 当一个类存在两个独立变化的维度,且这两个维度都需要扩展时,使用桥接模式。
注意事项
- 桥接模式适用于两个独立变化的维度,确保它们可以独立地扩展和变化。
结构
以下是桥接模式的几个关键角色:
- 抽象(Abstraction):定义抽象接口,通常包含对实现接口的引用。
- 扩展抽象(Refined Abstraction):对抽象的扩展,可以是抽象类的子类或具体实现类。
- 实现(Implementor):定义实现接口,提供基本操作的接口。
- 具体实现(Concrete Implementor):实现实现接口的具体类。
实现
我们有一个作为桥接实现的 DrawAPI 接口和实现了 DrawAPI 接口的实体类 RedCircle、GreenCircle。Shape 是一个抽象类,将使用 DrawAPI 的对象。BridgePatternDemo 类使用 Shape 类来画出不同颜色的圆。
步骤 1
创建桥接实现接口。
DrawAPI.java
public interface DrawAPI {
public void drawCircle(int radius, int x, int y);
}
步骤 2
创建实现了 DrawAPI 接口的实体桥接实现类。
RedCircle.java
public class RedCircle implements DrawAPI {
@Override
public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
System.out.println("Drawing Circle[ color: red, radius: "
+ radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
}
}
GreenCircle.java
public class GreenCircle implements DrawAPI {
@Override
public void drawCircle(int radius, int x, int y) {
System.out.println("Drawing Circle[ color: green, radius: "
+ radius +", x: " +x+", "+ y +"]");
}
}
步骤 3
使用 DrawAPI 接口创建抽象类 Shape。
Shape.java
public abstract class Shape {
protected DrawAPI drawAPI;
protected Shape(DrawAPI drawAPI){
this.drawAPI = drawAPI;
}
public abstract void draw();
}
步骤 4
创建实现了 Shape 抽象类的实体类。
Circle.java
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 类画出不同颜色的圆。
BridgePatternDemo.java
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();
}
}
步骤 6
执行程序,输出结果:
Drawing Circle[ color: red, radius: 10, x: 100, 100] Drawing Circle[ color: green, radius: 10, x: 100, 100]
jade
guo***u_study@163.com
桥接模式:Bridge Pattern
将抽象和实现放在两个不同的类层次中,使它们可以独立地变化。——《Head First 设计模式》
将类的功能层次结构和实现层次结构相分离,使二者能够独立地变化,并在两者之间搭建桥梁,实现桥接。—— 《图解设计模式》
类的功能层次结构:父类具有基本功能,在子类中增加新的功能;
类的实现层次结构:父类通过声明抽象方法来定义接口,子类通过实现具体方法来实现接口;
桥接模式中有四个角色:
抽象化角色:使用实现者角色提供的接口来定义基本功能接口。
持有实现者角色,并在功能接口中委托给它,起到搭建桥梁的作用;
注意,抽象化角色并不是指它就是一个抽象类,而是指抽象了实现。
改善后的抽象化角色:作为抽象化角色的子类,增加新的功能,也就是增加新的接口(方法);与其构成类的功能层次结构;
实现者角色:提供了用于抽象化角色的接口;它是一个抽象类或者接口。
具体的实现者角色:作为实现者角色的子类,通过实现具体方法来实现接口;与其构成类的实现层次结构。
如果抽象和实现两者做不到独立地变化,就不算桥接模式。
jade
guo***u_study@163.com
yjb
151***64310@163.com
桥接模式中,具体的实现类放在作为“桥梁”的接口中实现,而“桥梁”接口中只有实现功能的抽象方法;具体实现类是继承“桥梁”,而不直接继承实现类的抽象类,抽象类与具体的实现类在结构上是相互独立的,两者的相互变化并不会影响到彼此,只要“桥梁”没变,两者的变化并不会影响到彼此。
就以上教程的实例程序来说,具体的实现是RedCircle、GreenCircle,它们的抽象类为Shape,按一般逻辑来说,我们是直接继承Shape来创建不同的具体对象,但桥接模式中是通过“桥梁”DrawAPI建立抽象与具体实现之间的联系,调用DrawAPI中的方法来具体实现。
yjb
151***64310@163.com
狐仙大人OO
165***6226@qq.com
可以这样想:猪八戒投胎,灵魂在河的一边,河对面有两个肉体,红猪和绿猪;
灵魂需要过桥,选择红猪的肉体或者绿猪的肉体完成投胎。
在上面的例子中,红猪和绿猪就是 RedCircle 和 GreenCircle,灵魂是 Circle 类,而那座桥就是 drawAPI 这个接口。
狐仙大人OO
165***6226@qq.com
Siskin.xu
sis***@sohu.com
Python 方式:
Siskin.xu
sis***@sohu.com
泡水鱼干
626***755@qq.com
PHP 实现:
泡水鱼干
626***755@qq.com
以为梦想很容易
512***520@qq.com
人话就是如果你有3支不同笔尖的画笔,12种颜料,那么可以画出3 * 12种线条;而蜡笔想要做到同样的效果就需要36只。
前面的画笔就是桥接模式(笔不同型号是一个变化维度,不同颜色的颜料是一个变化维度,两个维度不相互影响),而后面的画笔就是多重继承(笔型号和颜料一起影响蜡笔)。理解以后我们将其抽象成代码描述:
pen类是一个抽象类,里面有一个方法draw()。我们想要使用画笔,则需要放入一种颜色,然后执行draw方法将这种颜色画出来。
我们可以继承pen这个抽象类,来实现多种不同型号的笔。
color是一个接口,实现类有red,blue等等若干。
然后我们就可以画画了:
输出结果:当前一号笔在使用红色画画
这时我们拓展一种型号的画笔只需要新增一个Pen的实现类即可,颜料盒类不受影响;同理拓展颜料的数量,画笔不受影响。
以为梦想很容易
512***520@qq.com
squid233
513***220@qq.com
C++ 版:
squid233
513***220@qq.com
RUNOOB
429***967@qq.com
桥接模式的核心思想是将抽象和实现分离,使它们可以独立地变化,而不会相互影响。抽象部分负责定义抽象接口,实现部分负责提供具体的实现。通过桥接模式,可以使抽象部分和实现部分可以独立地扩展和变化,而不会相互影响。
下面是一个简单的示例,展示了如何使用桥接模式连接抽象部分和实现部分:
以上实例中,Implementor 定义了实现接口,ConcreteImplementorA 和 ConcreteImplementorB 是具体的实现类。Abstraction 是抽象类,其中包含一个对 Implementor 的引用,并定义了抽象的操作接口。RefinedAbstraction 是对 Abstraction 的扩展,实现了抽象操作接口,并在操作中调用了实现的方法。
通过桥接模式,可以在运行时动态地选择具体的实现,并且抽象部分和实现部分可以独立地扩展和变化。这种解耦有助于提高系统的灵活性和可维护性。
RUNOOB
429***967@qq.com