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橋接模式(Bridge Pattern)

定義

英文原話是：

• Bridge Pattern is a software design pattern that is used to overcome the limitations of the traditional inheritance.
• It decouples an abstraction from its implementation so that the two can vary independently.
• The bridge pattern consists of two parts: abstraction and implementation.
• The abstraction part defines the interface that the client uses to interact with the system.
• The implementation part implements the abstraction by providing the functionality required by the client.

直譯

• 橋接模式是一種用于克服傳統繼承局限性的軟件設計模式。
• 它將抽象部分與實現部分解耦，使得兩者可以獨立地變化。
• 橋接模式由兩部分組成：抽象部分和實現部分。
  • 抽象部分定義了客戶端與系統交互的接口。
  • 實現部分通過提供客戶端所需的功能來實現抽象部分。

理解

橋接模式（Bridge Pattern）從字面上理解，可以想象成一個橋梁連接了兩個不同的部分，使得這兩個部分可以相互通信或協作，而不需要彼此之間有直接的依賴關系。在軟件設計中，這兩個部分通常指的是抽象部分和實現部分。

在橋接模式中，抽象部分定義了一個接口（或抽象類），用于定義抽象層的行為。實現部分則實現了這個接口，提供了具體實現。這兩個部分通過組合的方式關聯在一起，而不是繼承。這樣做的好處是，抽象部分和實現部分可以獨立變化，只要它們遵循相同的接口規范。

橋接模式的主要目的是通過組合的方式建立抽象與實現之間的聯系，而不是通過繼承。

這允許開發人員在不修改抽象接口的情況下修改實現，從而提高了系統的靈活性和可擴展性。

同時，橋接模式也避免了多重繼承可能帶來的問題，如違背類的單一職責原則和降低復用性等。

4個角色

橋接模式（Bridge Pattern）是一種結構型設計模式，它將抽象部分與它的實現部分分離，使得它們可以獨立地變化。這種類型的設計模式屬于結構型模式，它通過提供抽象層和實現層之間的橋接結構，來實現二者的解耦。

UML類圖

橋接模式包含以下四個角色：

1. 抽象化（Abstraction）角色：定義抽象類的接口，并保存一個對實現化對象的引用。
2. 擴展抽象化（RefinedAbstraction）角色：抽象化角色的子類，實現它要求的業務邏輯，并通過組合關系調用實現化角色中的業務方法。
3. 實現化（Implementor）角色：這個接口定義了實現化角色的接口，但不提供具體的實現。這個接口必須被實現化角色的具體類來實現。
4. 具體實現化（ConcreteImplementor）角色：實現化角色接口的具體實現類。

代碼示例

以下是一個Java示例來演示橋接模式：

package com.polaris.designpattern.list2.structural.pattern5.bridge.classicdemo;// 實現化角色接口
interface Implementor {  void operationImpl();  
}  // 具體實現化角色  
class ConcreteImplementorA implements Implementor {  @Override  public void operationImpl() {  System.out.println("操作A的實現");  }  
}  class ConcreteImplementorB implements Implementor {  @Override  public void operationImpl() {  System.out.println("操作B的實現");  }  
}  // 抽象化角色  
abstract class Abstraction {  protected Implementor implementor;  public Abstraction(Implementor implementor) {  this.implementor = implementor;  }  public abstract void operation();  
}  // 擴展抽象化角色  
class RefinedAbstraction extends Abstraction {  public RefinedAbstraction(Implementor implementor) {  super(implementor);  }  @Override  public void operation() {  // 在調用實現化角色的方法之前或之后，可以添加一些邏輯  System.out.println("擴展操作前...");  implementor.operationImpl();  System.out.println("擴展操作后...");  }  
}  // 客戶端代碼  
public class BridgePatternDemo {  public static void main(String[] args) {  Implementor implementorA = new ConcreteImplementorA();  Abstraction abstraction = new RefinedAbstraction(implementorA);  abstraction.operation();System.out.println("-----------");Implementor implementorB = new ConcreteImplementorB();  abstraction = new RefinedAbstraction(implementorB);  abstraction.operation();  }  
}/* Output:
擴展操作前...
操作A的實現
擴展操作后...
-----------
擴展操作前...
操作B的實現
擴展操作后...
*///~

在這個例子中，Implementor 是實現化角色接口，ConcreteImplementorA 和 ConcreteImplementorB 是兩個具體實現化角色。Abstraction 是抽象化角色，它持有一個對實現化角色的引用，而 RefinedAbstraction 是擴展抽象化角色，它擴展了 Abstraction 的功能。客戶端代碼通過組合關系，將實現化角色和抽象化角色組合在一起，實現了二者的解耦。

應用

再來總結下，橋接模式（Bridge Pattern）是一種結構型設計模式，它通過將抽象部分與實現部分解耦，使得它們可以獨立地變化。

橋接模式通常用于以下情況：

1. 抽象和實現需要獨立變化：當抽象部分和實現部分都需要獨立擴展時，可以使用橋接模式。例如，不同的數據庫系統（抽象部分）可能需要不同的驅動程序（實現部分）。
2. 需要跨多個平臺實現：當系統需要在不同的平臺上運行時，可以使用橋接模式來封裝平臺相關的代碼。
3. 避免繼承層次過深：當使用繼承來實現多個維度的變化時，可能會導致繼承層次過深，使得代碼難以理解和維護。橋接模式通過組合代替繼承，可以解決這個問題。

優點

1. 分離抽象與實現：橋接模式將抽象部分與實現部分分離，使得它們可以獨立地變化。這增加了系統的靈活性和可擴展性。
2. 減少繼承層次：通過組合關系替代繼承關系，減少了繼承層次，降低了系統的復雜度。
3. 支持動態切換實現：在運行時，可以動態地切換實現部分，而不需要修改抽象部分的代碼。
4. 符合開閉原則：橋接模式符合開閉原則，即對擴展開放，對修改封閉。當需要添加新的實現時，只需要添加新的實現類，而不需要修改已有的代碼。

缺點

1. 增加了系統的復雜性：由于引入了抽象部分和實現部分兩個層次，增加了系統的復雜性。對于簡單的系統來說，可能不需要使用橋接模式。
2. 可能增加了系統開銷：在運行時，需要維護抽象部分和實現部分之間的關聯關系，這可能會增加一些額外的開銷。

使用場景

以下是一些適合使用橋接模式的場景：

1. 多種操作系統：當軟件需要在多種操作系統上運行時，可以使用橋接模式來封裝與操作系統相關的代碼。這樣，只需要編寫一次抽象部分的代碼，就可以通過更換不同的實現部分來適應不同的操作系統。
2. 多種數據庫系統：當軟件需要與多種數據庫系統進行交互時，可以使用橋接模式來封裝與數據庫相關的代碼。這樣，只需要編寫一次抽象部分的代碼，就可以通過更換不同的實現部分來適應不同的數據庫系統。
3. 多種圖形用戶界面：當軟件需要支持多種圖形用戶界面（如Windows、Mac、Linux等）時，可以使用橋接模式來封裝與界面相關的代碼。這樣，只需要編寫一次抽象部分的代碼，就可以通過更換不同的實現部分來適應不同的界面風格。
4. 多種網絡協議：當軟件需要與多種網絡協議進行通信時，可以使用橋接模式來封裝與網絡協議相關的代碼。這樣，只需要編寫一次抽象部分的代碼，就可以通過更換不同的實現部分來適應不同的網絡協議。

示例解析：電視和遙控器

在生活中，一個常見的橋接模式的例子是電視和遙控器。

電視（抽象化角色）提供了觀看節目的基本功能，而遙控器（實現化角色）則負責控制電視的不同操作（如換臺、調節音量等）。

電視本身不關心遙控器是如何實現的，只要它符合一定的接口規范（如紅外信號、藍牙等）。

同樣，遙控器也可以控制不同類型的電視，只要電視也符合相應的接口規范。

UML類圖

下面是一個簡化的代碼示例，用于說明這個場景：

package com.polaris.designpattern.list2.structural.pattern5.bridge.remotecontroldemo;//遙控器接口（Implementor）
interface RemoteControl {//換臺void changeChannel(int channel);//調節音量void adjustVolume(int volume);// ... 其他控制方法  
}//具體遙控器（ConcreteImplementor）  
class InfraredRemoteControl implements RemoteControl {@Overridepublic void changeChannel(int channel) {System.out.println("使用紅外遙控器換臺到: " + channel);}@Overridepublic void adjustVolume(int volume) {System.out.println("使用紅外遙控器調節音量到: " + volume);}// ... 實現其他控制方法  
}//電視抽象類（Abstraction） 
abstract class Television {protected RemoteControl remoteControl;public Television(RemoteControl remoteControl) {this.remoteControl = remoteControl;}public abstract void turnOn();public abstract void turnOff();// 使用遙控器來控制電視  public void watch() {System.out.println("正在看電視...");remoteControl.changeChannel(10); // 假設切換到10頻道  remoteControl.adjustVolume(50); // 假設調節音量到50  }
}//具體電視類（RefinedAbstraction） 
class LEDTelevision extends Television {public LEDTelevision(RemoteControl remoteControl) {super(remoteControl);}@Overridepublic void turnOn() {System.out.println("LED電視已打開");}@Overridepublic void turnOff() {System.out.println("LED電視已關閉");}
}//客戶端代碼  
public class BridgePatternDemo {public static void main(String[] args) {// 創建一個紅外遙控器  RemoteControl infraredRemote = new InfraredRemoteControl();// 創建一個LED電視，并使用紅外遙控器  Television ledTv = new LEDTelevision(infraredRemote);ledTv.turnOn(); // 打開電視  ledTv.watch(); // 使用遙控器觀看電視  ledTv.turnOff(); // 關閉電視  }
}/* Output:
LED電視已打開
正在看電視...
使用紅外遙控器換臺到: 10
使用紅外遙控器調節音量到: 50
LED電視已關閉
*///~

在這個例子中，Television 是抽象化角色，它定義了電視的基本操作（如打開、關閉），并持有對 RemoteControl（遙控器）的引用。LEDTelevision 是擴展抽象化角色，它擴展了電視的基本功能，并提供了具體的實現。RemoteControl 是實現化角色接口，定義了遙控器需要實現的方法。InfraredRemoteControl 是具體實現化角色，它實現了紅外遙控器的功能。

客戶端代碼創建了一個 InfraredRemoteControl 對象和一個 LEDTelevision 對象，并將遙控器對象傳遞給電視對象。這樣，電視就可以通過遙控器來控制自己的行為了。

這個例子展示了橋接模式如何使得抽象化角色（電視）和實現化角色（遙控器）可以獨立地變化。

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