设计模式之桥接模式详解(定义、优缺点、应用场景、实例类图）

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。

一、桥接模式的介绍

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

1. 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。

2. 减少耦合：降低抽象与实现之间的耦合度。

关键代码

1. 抽象类：定义一个抽象类，作为系统的一部分。

2. 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。

结构

以下是桥接模式的几个关键角色：

1. 抽象（Abstraction）：定义抽象接口，通常包含对实现接口的引用。

2. 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。

3. 实现（Implementor）：定义实现接口，提供基本操作的接口。

4. 具体实现（Concrete Implementor）：实现实现接口的具体类。

应用实例

1. 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。

2. 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。

二、桥接模式的优缺点

优点

1. 抽象与实现分离：提高了系统的灵活性和可维护性。

2. 扩展能力强：可以独立地扩展抽象和实现。

3. 实现细节透明：用户不需要了解实现细节。

缺点

1. 理解与设计难度：桥接模式增加了系统的理解与设计难度。

2. 聚合关联：要求开发者在抽象层进行设计与编程。

使用建议

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

三、桥接模式的实现

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。

1. 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);
}

1. 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 +"]");
   }
}

1. 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();  
}

1. 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);
   }
}

1. 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]

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