Gof23-Bridge模式

Bridge模式介绍

Bridge模式的作用是将两样东西连接起来，它们分别是类的功能层次结构和类的实现层次结构。

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（API）
子类通过实现具体方法来实现接口（API）

将这两种结构分离开来，有利于独立地对他们进行扩展。

例如：如果要设计一个音乐软件，那么要设计的功能有播放音乐和评论功能，这些功能就可以归类为类的功能层次结构。但是软件不仅仅是在一个平台中开发，有可能有Windows版、MaxOS版、Linux版，这可以理解为类的实现层次结构。

1. 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。

2. 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。

3. 模式结构

桥接模式包含如下角色：

功能层次结构：

Abstraction：抽象类
RefinedAbstraction：扩充抽象类

实现层次结构：

Implementor：实现类接口
ConcreteImplementor：具体实现类

UML类图：

4. 实现

这里以跨平台音乐软件的例子为例：

Abstraction：抽象类角色

注意BaseMusicPlayer类中使用了musicPlayer这个属性，这是一种委托关系，委托是弱关联关系，降低了代码的耦合性，musicPlayer作为了两种层次结构的桥梁。

public class BaseMusicPlayer {
    private MusicPlayerImpl musicPlayer;
    public BaseMusicPlayer(MusicPlayerImpl musicPlayer) {
        this.musicPlayer = musicPlayer;
    }
    public void playMusic() {
        musicPlayer.playMusic();
    }

    public void remark() {
        musicPlayer.remark();
    }
}

RefinedAbstraction：扩充抽象类角色

public class LoopMusicPlayer extends BaseMusicPlayer{
    private int times;
    public LoopMusicPlayer(MusicPlayerImpl musicPlayer, int times) {
        super(musicPlayer);
        this.times = times;
    }

    public void lookPlayMusic() {
        System.out.println("即将循环播放...");
        for (int i = 0; i < times; i++) {
            playMusic();
        }
        System.out.println("播放结束...");
    }
}

Implementor：实现类接口

public abstract class MusicPlayerImpl {
    /**
     * 播放音乐方法
     */
    public abstract void playMusic();

    /**
     * 评论方法
     */
    public abstract void remark();
}

ConcreteImplementor：具体实现类

public class WindowsMusicPlayerImpl extends MusicPlayerImpl{
    @Override
    public void playMusic() {
        System.out.println("windows：播放《七里香》....");
    }

    @Override
    public void remark() {
        System.out.println("Windows:发表了一个评论");
    }
}

public class LinuxMusicPlayerImpl extends MusicPlayerImpl{
    @Override
    public void playMusic() {
        System.out.println("Linux：播放《七里香》....");
    }

    @Override
    public void remark() {
        System.out.println("Linux:发表了一个评论");
    }
}

测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        LoopMusicPlayer windowsMp = new LoopMusicPlayer(new WindowsMusicPlayerImpl(), 4);
        LoopMusicPlayer linuxMp = new LoopMusicPlayer(new LinuxMusicPlayerImpl(), 3);

        windowsMp.lookPlayMusic();
        linuxMp.lookPlayMusic();

    }
}

执行结果：
即将循环播放...
windows：播放《七里香》....
windows：播放《七里香》....
windows：播放《七里香》....
windows：播放《七里香》....
播放结束...
即将循环播放...
Linux：播放《七里香》....
Linux：播放《七里香》....
Linux：播放《七里香》....
播放结束...

UML类图：

5. 模式分析

理解桥接模式，重点需要理解如何将抽象化(Abstraction)与实现化(Implementation)脱耦，使得二者可以独立地变化。

抽象化：抽象化就是忽略一些信息，把不同的实体当作同样的实体对待。在面向对象中，将对象的共同性质抽取出来形成类的过程即为抽象化的过程。
实现化：针对抽象化给出的具体实现，就是实现化，抽象化与实现化是一对互逆的概念，实现化产生的对象比抽象化更具体，是对抽象化事物的进一步具体化的产物。
脱耦：脱耦就是将抽象化和实现化之间的耦合解脱开，或者说是将它们之间的强关联改换成弱关联，将两个角色之间的继承关系改为关联关系。桥接模式中的所谓脱耦，就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用关联关系（组合或者聚合关系）而不是继承关系，从而使两者可以相对独立地变化，这就是桥接模式的用意。

6. 优点

桥接模式的优点:

分离抽象接口及其实现部分。
桥接模式有时类似于多继承方案，但是多继承方案违背了类的单一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差，而且多继承结构中类的个数非常庞大，桥接模式是比多继承方案更好的解决方法。
桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统。
实现细节对客户透明，可以对用户隐藏实现细节。