一、什么是桥接设计模式
桥接模式是一种非常实用的设计模式,它帮我们解决了一个常见的问题:当一个类存在多个维度(或称角度、属性)的变化时,如何避免因为维度间的组合而导致子类数量的爆炸式增长。用更通俗易懂的话来说,桥接模式就像是在搭积木,我们把不同的积木块(代表不同的维度或特性)分开设计,然后在需要的时候再把它们组合起来,这样不仅能减少重复代码,还能让各个积木块(维度)能够独立变化,互不影响。
正经点说,桥接模式将一个大的或复杂的类拆分为两个独立的层次结构:抽象层次结构和实现层次结构。抽象层次结构定义了操作的接口,而实现层次结构则提供了这些操作的具体实现。这两个层次结构之间通过一个引用(桥梁)进行连接,从而实现了抽象与实现的解耦。
二、桥接设计模式的核心思想
桥接设计模式的核心思想是“组合优于继承”。这一思想强调通过组合(即对象之间的关联关系)来实现代码的复用和扩展,而不是通过继承(即类之间的层级关系)。
继承是一种强大的代码复用机制,过度使用也会导致代码的可读性下降、维护成本增加以及灵活性降低等问题。特别是当继承层次过深或过于复杂时,这些问题会变得更加明显。
桥接设计模式通过引入一个抽象层(即桥梁)来分离接口和其具体实现,从而避免了继承带来的这些问题。在这个抽象层中,可以定义一些抽象的操作或方法,这些方法将委托给具体的实现对象来执行。这样,抽象部分和实现部分就可以通过组合关系进行连接,而不是通过继承关系。
这种组合关系带来了几个好处:
减少了代码之间的耦合度。由于抽象部分和实现部分是独立的,可以在不修改其他部分的情况下更改或替换其中的一部分。
提高了代码的灵活性和可扩展性。可以根据需要动态地组合不同的抽象部分和实现部分,从而创建出满足特定需求的新对象或功能。
代码更清晰和易于维护。通过将抽象和实现分离,可以更容易地理解和修改代码的各个部分,从而提高了代码的可读性和可维护性。
三、桥接设计模式的角色
桥接设计模式中,涉及以下几个关键角色:
Abstraction(抽象):定义一个抽象类,它包含一个对实现对象的引用(通常是接口类型)。这个抽象类将定义一些操作,这些操作将委托给具体的实现对象来执行。
RefinedAbstraction(精化抽象):继承自Abstraction,并为核心抽象增加新的功能。这些功能可能会使用也可能不使用实现对象提供的操作。
Implementor(实现者接口):定义实现对象的接口,该接口声明了实现对象需要提供的具体操作。
ConcreteImplementor(具体实现者):实现Implementor接口,提供具体操作的实现。
四、桥接设计模式的工作流程和实现
在桥接设计模式中,抽象与实现之间的交互通常遵循以下步骤:
客户端创建一个RefinedAbstraction对象,该对象包含一个指向某个ConcreteImplementor对象的引用。
客户端通过调用RefinedAbstraction对象的方法来执行某些操作。
在RefinedAbstraction对象中,这些操作被委托给其包含的ConcreteImplementor对象来实际执行。
如果需要更换具体的实现,只需要改变RefinedAbstraction对象中引用的ConcreteImplementor对象即可,无需修改RefinedAbstraction对象本身的代码。
实现方式一:使用接口与实现类
定义实现者接口(Implementor)
// 实现者接口定义了操作的契约
interface Implementor {
void operationImpl();
// 定义需要实现的操作
}
定义具体实现者(ConcreteImplementor)
// 具体实现者A实现了实现者接口
class ConcreteImplementorA implements Implementor {
public void operationImpl() {
System.out.println("具体实现者A的操作实现");
}
}
// 可有多个具体实现者
class ConcreteImplementorB implements Implementor {
public void operationImpl() {
System.out.println("具体实现者B的操作实现");
}
}
定义抽象类(Abstraction)
// 抽象类持有一个对实现者接口的引用
abstract class Abstraction {
protected Implementor implementor;
public Abstraction(Implementor implementor) {
this.implementor = implementor;
}
public void operation() {
// 调用实现者的操作,可能包括一些抽象类自己的逻辑
implementor.operationImpl();
}
}
定义精化抽象类(RefinedAbstraction)
// 精化抽象类继承自抽象类,可增加额外的操作
class RefinedAbstraction extends Abstraction {
public RefinedAbstraction(Implementor implementor) {
super(implementor);
}
public void refinedOperation() {
// 精化操作,可以调用或不调用实现者的操作
System.out.println(" 精化抽象类的额外操作");
super.operation();
// 可选择性地调用父类的操作
}
}
客户端代码
public class BridgePatternClient {
public static void main(String[] args) {
// 具体实现者
Implementor implementorA = new ConcreteImplementorA();
Implementor implementorB = new ConcreteImplementorB();
// 精化抽象类对象,并传入不同的实现
Abstraction abstractionA = new RefinedAbstraction(implementorA);
Abstraction abstractionB = new RefinedAbstraction(implementorB);
// 调用
abstractionA.operation();
// 输出:具体实现者A的操作实现
((RefinedAbstraction) abstractionB).refinedOperation();
// 输出:精化抽象类的额外操作 和 具体实现者B的操作实现
}
}
实现方式二:使用抽象类与实现类
这种方式中,需将接口Implementor
替换为抽象类,其余结构与方式一类似。这种方式提供了更多的灵活性,允许在实现者之间共享一些状态或行为。
// 将Implementor接口改为抽象类,并添加一些共享的状态或行为...
abstract class Implementor {
public void sharedOperation() {
// 共享的操作实现...
}
public abstract void operationImpl();
// 仍然是抽象方法,需要具体实现者来实现
}
具体实现者将继承这个抽象类,并提供operationImpl
方法的实现。其余的代码结构与方式一保持一致。优点是可以在不同的实现者之间共享代码,但缺点是可能引入更多的继承层级。选择哪种方式取决于具体的应用场景和需求。
五、桥接模式的适用场景
桥接设计模式的适用场景包括但不限于: