模式組合應用-橋接模式(一)

寫在前面

Hello，我是易元，這篇文章是我學習設計模式時的筆記和心得體會。如果其中有錯誤，歡迎大家留言指正！

文章為設計模式間的組合使用，涉及代碼較多，個人覺得熟能生巧，希望自己能從中學習到新的思維、新的靈感，希望大家也能有所收獲。

模式回顧

定義

橋接模式是一種結構型涉及模式，它旨在將抽象部分與其實現部分分離，使得它們可以獨立的變化。橋接模式通過組合而非繼承的方式，將抽象和實現解耦，從而解決了傳統繼承在多維度變化時導致的類爆炸問題。

角色

抽象化(Abstraction): 定義抽象類的接口，并維護一個指向實現化對象的引用。通常是一個抽象類，持有實現化的引用。
擴展抽象化(Refined Abstraction): 是抽象化角色的具體實現，它擴展了抽象化接口，并可以調用實現化對象的具體方法。
實現化(Implementor): 定義實現類的接口，這個接口不一定要與抽象化接口完全一致，它只給出實現化角色的基本操作。通常是一個接口。
具體實現化(Concrete Implementor): 是實現化角色的具體實現，實現了接口定義的操作。

思考方向

是否存在多維度變化: 如果一個類存在兩個或多個獨立變化的維度，并且這些維度都需要獨立擴展。
避免類爆炸: 當使用繼承會導致類的數量急劇增加時，橋接模式可以有效的減少類的數量，簡化系統結構。
抽象與實現是都需要獨立演化: 如果抽象和實現需要獨立的進行修改、擴展或重用。
運行時切換實現: 橋接模式允許在運行時動態的切換實現，因為抽象和實現是通過組合而不是繼承來關聯的。

橋接模式代碼練習

案例

假設需要開發一個消息通知模塊，需滿足兩個基本要求，第一個要求包含多種發送方式(如: 短信、郵件、APP內部推送)，第二個要求是需要區分消息的類型(不同的類型展現形式也不同，如：緊急通知，普通通知、錯誤消息等)。

案例分析

以橋接模式為代碼開發的主要框架，以消息的類型為抽象部分，發送的方式為實現部分，使得兩個維度的變化相對獨立。

代碼

實現部分接口類

public?interface?MessageSender?{void?send(String?message);}

MessageSender為消息發送接口類，定義實現部分的基本功能，包含一個 send() 方法。

具體實現類

/***?短信發送*/
public?class?SmsSender?implements?MessageSender?{@Overridepublic?void?send(String?message)?{System.out.println("通過短信發送:?"?+?message);}}/***?郵件發送*/
public?class?EmailSender?implements?MessageSender?{@Overridepublic?void?send(String?message)?{System.out.println("通過郵件發送:?"?+?message);}}/***?APP推送*/
public?class?AppPushSender?implements?MessageSender?{@Overridepublic?void?send(String?message)?{System.out.println("通過APP推送:?"?+?message);}}

SmsSender EmailSender AppPushSender 實現部分的具體實現類，實現了 send() 接口方法，并編寫各自發送方式。

抽象部分類

public?abstract?class?AbstractMessage?{protected?MessageSender?messageSender;protected?AbstractMessage(MessageSender?messageSender)?{this.messageSender?=?messageSender;}public?abstract?void?send(String?message);
}

AbstractMessage 為抽象部分，抽象類中包含實現部分對象的引用 messageSender，并定義了一個 send() 方法，用于描述消息內容的類型。

抽象部分擴展類

/***?錯誤消息*/
public?class?ErrorMessage?extends?AbstractMessage?{protected?ErrorMessage(MessageSender?messageSender)?{super(messageSender);}@Overridepublic?void?send(String?message)?{messageSender.send("[錯誤]"?+?message?+?"?系統需要檢查！");}
}/***?普通消息*/
public?class?NormalMessage?extends?AbstractMessage?{protected?NormalMessage(MessageSender?messageSender)?{super(messageSender);}@Overridepublic?void?send(String?message)?{messageSender.send("[普通]"?+?message);}}/***?緊急消息*/
public?class?UrgentMessage?extends?AbstractMessage?{protected?UrgentMessage(MessageSender?messageSender)?{super(messageSender);}@Overridepublic?void?send(String?message)?{System.out.println("[緊急]"?+?message?+?"請立即處理！");}
}

ErrorMessage NormalMessage UrgentMessage 為抽象部分的擴展類，繼承了抽象部分類，并對抽象方法進行實現，定義各自消息類型的格式。

測試類

????@Testpublic?void?test_send()?{MessageSender?emailSend?=?new?EmailSender();MessageSender?smsSend?=?new?SmsSender();MessageSender?appPush?=?new?AppPushSender();AbstractMessage?normalEmail?=?new?NormalMessage(emailSend);AbstractMessage?urgentSms?=?new?UrgentMessage(smsSend);AbstractMessage?errorAppPush?=?new?ErrorMessage(appPush);normalEmail.send("系統升級通知");urgentSms.send("服務器負載過高");errorAppPush.send("數據庫連接失敗");AbstractMessage?normalSms?=?new?NormalMessage(smsSend);normalSms.send("每日報告已生成");}

運行結果

通過郵件發送:?[普通]系統升級通知
[緊急]服務器負載過高請立即處理！
通過APP推送:?[錯誤]數據庫連接失敗?系統需要檢查！
通過短信發送:?[普通]每日報告已生成Process?finished?with?exit?code?0

以上為橋接模式代碼應用的復習，加深印象。

橋接模式+策略模式

策略模式: 定義一系列的算法，并將每個算法封裝起來，使它們可以相互替換。策略模式讓算法獨立于使用它的客而變化。

案例

在一個電商平臺中，商品詳情頁需要支持多種展示方式(例如: 簡潔視圖、詳細視圖、畫廊視圖),同時為了應對不同的促銷活動,商品價格的計算方式頁需要靈活切換(例如: 原價、打折價、會員價)。

模式職責

橋接模式: 將商品展示方式(抽象部分)與具體的商品數據渲染(實現部分)解耦。
策略模式: 封裝不同的價格計算算法，使它們可以相互替換，而不會影響客戶端。

具體設計

橋接模式

抽象部分: ProductView 定義商品視圖的抽象類，持有對 ProductRenderer 的引用
擴展抽象部分: SimpleProductView、DeatilProductView 等具體商品視圖
實現者接口: ProductRenderer 定義商品數據渲染的接口
具體實現者: HtmlProductRenderer、JsonProductRenderer 具體渲染器。

策略模式

抽象策略: PriceCalculationStrategy 定義價格計算策略的接口
具體策略: OriginalPriceStrategy、DiscountPriceStrategy、MemberPricesStrategy 具體價格計算策略。
上下文: Product 持有對 PriceCalculationStrategy 的引用，并提供設置策略的方法。

代碼

ProductRenderer 接口

/***?產品修飾類*?<p>*?橋接模式-接口部分*/
public?interface?ProductRenderer?{String?render(String?productData);
}

橋接模式中的實現部分接口，定義了渲染商品數據的通用接口。
render(String productData)方法接受商品數據并返回渲染后的商品介紹。

實現部分具體實現者

/***?Html?商品渲染*?<p>*?橋接模式?-?具體實現者*/
public?class?HtmlProductRenderer?implements?ProductRenderer?{@Overridepublic?String?render(String?productData)?{return?"<html><body><h1>"?+?productData?+?"</h1></body></html>";}
}/***?Json?商品渲染*/
public?class?JsonProductRenderer?implements?ProductRenderer?{@Overridepublic?String?render(String?productData)?{return?"{\"product\":\""?+?productData?+?"\"}";}
}

橋接模式中的具體實現者，分別實現了將商品數據渲染成HTML格式和JSON格式的邏輯。

ProductView 抽象類

public?abstract?class?ProductView?{protected?ProductRenderer?productRenderer;public?ProductView(ProductRenderer?productRenderer)?{this.productRenderer?=?productRenderer;}public?void?setProductRenderer(ProductRenderer?productRenderer)?{this.productRenderer?=?productRenderer;}public?abstract?void?display(String?productData);
}

橋接模式中的抽象部分，維護一個 ProductRenderer 類型的引用，作為連接抽象和實現的橋梁。
setProductRenderer() 方法允許在運行時，動態改變渲染器。
display(String productData)抽象方法，由具體的視圖類型實現其展示邏輯。

抽象部分擴展類

/***?詳細商品視圖*?<p>*?橋接模式-擴展抽象部分*/
public?class?DetailProductView?extends?ProductView?{public?DetailProductView(ProductRenderer?productRenderer)?{super(productRenderer);}@Overridepublic?void?display(String?productData)?{System.out.println("Detail?View:?"?+?productRenderer.render("Detailed?Product?Info:?"?+?productData));}}/***?簡單視圖擴展*?<p>*?橋接模式-擴展抽象部分*/
public?class?SimpleProductView?extends?ProductView?{public?SimpleProductView(ProductRenderer?productRenderer)?{super(productRenderer);}@Overridepublic?void?display(String?productData)?{System.out.println("Simple?View:?"?+?productRenderer.render(productData));}
}

橋接模式中的抽象擴展部分，代表了不同復雜度的商品視圖。
通過調用 productRenderer.render()方法，將實際渲染工作委托給了具體 ProductRenderer 實現類。

PriceCalculationStrategy(策略抽象類)

/***?價格計算策略接口*?<p>*?策略模式-抽象策略*/
public?interface?PriceCalculationStrategy?{double?calculatePrice(double?originalPrice);}

定義了價格計算的通用接口，calculatePrice(double originalPrice) 方法接受原始價格并返回計算后的價格。

策略實現類

/***?原始價格策略*?<p>*?策略模式-具體策略*/
public?class?OriginalPriceStrategy?implements?PriceCalculationStrategy?{@Overridepublic?double?calculatePrice(double?originalPrice)?{System.out.println("?===原始價格===?");return?originalPrice;}
}/***?會員價格策略*?<p>*?策略模式-具體策略*/
public?class?MemberPriceStrategy?implements?PriceCalculationStrategy?{/***?會員折扣價*/private?double?memberDiscount;public?MemberPriceStrategy(double?memberDiscount)?{this.memberDiscount?=?memberDiscount;}@Overridepublic?double?calculatePrice(double?originalPrice)?{System.out.println("使用會員折扣，折扣價格:?"?+?memberDiscount);return?originalPrice?-?memberDiscount;}
}/***?折扣價格策略*?<p>*?策略模式-具體策略*/
public?class?DiscountPriceStrategy?implements?PriceCalculationStrategy?{/***?折扣率*/private?double?discountRate;public?DiscountPriceStrategy(double?discountRate)?{this.discountRate?=?discountRate;}@Overridepublic?double?calculatePrice(double?originalPrice)?{System.out.println("使用折扣計算折扣價格,?折扣率:?"?+?discountRate);return?originalPrice?*?(1?-?discountRate);}
}

策略模式中的具體策略類，對calculatePrice() 方法進行實現，填充了各自的計算邏輯和必須的參數。

Product(上下文)

public?class?Product?{private?String?name;private?double?originalPrice;private?PriceCalculationStrategy?priceStrategy;public?Product(String?name,?double?originalPrice,?PriceCalculationStrategy?priceStrategy)?{this.name?=?name;this.originalPrice?=?originalPrice;this.priceStrategy?=?priceStrategy;}public?void?setPriceStrategy(PriceCalculationStrategy?priceStrategy)?{this.priceStrategy?=?priceStrategy;}public?String?getName()?{return?name;}public?double?getCalculatedPrice()?{return?priceStrategy.calculatePrice(originalPrice);}
}

策略模式中的上下文，持有一個 PriceCalculationStrategy 類型的引用，
setPriceStrategy()方法允許在運行時動態設置價格計算策略。
getCalculatedPrice() 方法將價格計算的職責委托給當前設置的 PriceCalculationStrategy實現類。

測試類

????@Testpublic?void?test_bridge_strategy()?{Product?product?=?new?Product("Smart?Watch",?300.0,?new?OriginalPriceStrategy());SimpleProductView?productViewWithBridge?=?new?SimpleProductView(new?HtmlProductRenderer());productViewWithBridge.display(product.getName()?+?"?-?Original?Price:?"?+?product.getCalculatedPrice());product.setPriceStrategy(new?DiscountPriceStrategy(0.2));productViewWithBridge.setProductRenderer(new?JsonProductRenderer());productViewWithBridge.display(product.getName()?+?"?-?Discounted?Price:?"?+?product.getCalculatedPrice());System.out.println("\n?應用會員價格策略和HTML渲染器:?");product.setPriceStrategy(new?MemberPriceStrategy(25.0));productViewWithBridge.setProductRenderer(new?HtmlProductRenderer());productViewWithBridge.display(product.getName()?+?"-?Member?Price:?"?+?product.getCalculatedPrice());}

運行結果

?===原始價格===?
Simple?View:?<html><body><h1>Smart?Watch?-?Original?Price:?300.0</h1></body></html>
使用折扣計算折扣價格,?折扣率:?0.2
Simple?View:?{"product":"Smart?Watch?-?Discounted?Price:?240.0"}應用會員價格策略和HTML渲染器:?
使用會員折扣，折扣價格:?25.0
Simple?View:?<html><body><h1>Smart?Watch-?Member?Price:?275.0</h1></body></html>Process?finished?with?exit?code?0

組合優勢

獨立變化: 橋接模式使得商品視圖和數據渲染可以獨立變化，策略模式使得價格計算算法可以獨立變化，兩種設計模式的結合，使得系統在多個維度上都具有高度的靈活性和可擴展性。
高度復用: 渲染器和價格策略都可以被不同的商品視圖和商品對象復用。
增強擴展性: 增加新的商品視圖類型、新的數據渲染方式或新的價格計算策略，都只需要添加新的類，無需修改現有代碼。

橋接模式+抽象工廠模式

提供一個接口，用于創建相關或依賴對象的家族，而無需指定它們的具體類。

案例

ERP系統報表功能需求：

報表類型支持：銷售報表庫存報表
導出格式支持：PDF Excel
界面主題選項：經典主題現代主題

模式職責

橋接模式: 將報表生成邏輯與導出格式實現解耦，使得二者能夠獨立變化。
抽象工廠模式: 創建主題相關的報表和導出格式對象族(經典主題/現代主題)

具體設計

橋接模式

抽象部分: Peport定義報告的結構，并持有一個 ExportFormat 的引用
擴展抽象部分: InventoryReport SalesReport 分別生成庫存報表、銷售報表內容
實現部分: ExportFormat 定義 export() 方法
具體實現: PDFExport ExcelExport 分別提供基礎 PDF 、Excel 導出邏輯

抽象工廠模式

抽象工廠: ThemeFactory 接口，定義了創建產品族的一系列方法
具體工廠: ClassicThemeFactory ModernThemeFactory分別創建經典主題風格和現代主題風格的對象
抽象產品: Peport
具體產品: SalesReport InventoryReport PDFExport ExcelExport

代碼

ExportFormat

/***?導出格式*?<p>*?橋接模式-實現接口部分*/
public?interface?ExportFormat?{String?export(String?content);}

橋接模式中的實現者接口，定義了報表導出的方法，export(String content)方法接受原始內容，返回添加格式后的內容。

具體實現類

/***?PDF導出實現*/
public?class?PDFExport?implements?ExportFormat?{@Overridepublic?String?export(String?content)?{return?"生成PDF文檔:?"?+?content;}
}/***?Excel?導出實現*/
public?class?ExcelExport?implements?ExportFormat?{@Overridepublic?String?export(String?content)?{return?"生成Excel文件:?"?+?content;}}

橋接模式中的具體實現者，分別將接受的內容導出為 PDF 和 Excel

Report

/***?報表*?<p>*?橋接模式-抽象部分*/
public?abstract?class?Report?{protected?String?title;protected?List<String>?data;protected?ExportFormat?exportFormat;public?Report(ExportFormat?exportFormat)?{this.exportFormat?=?exportFormat;}public?void?setTitle(String?title)?{this.title?=?title;}public?void?setData(List<String>?data)?{this.data?=?data;}public?abstract?String?generate();public?String?export()?{return?exportFormat.export(generate());}
}

橋接模式中的抽象部分，維護一個ExportFormat 類型的引用。
generate() 方法用于獲取導出的數據內容
export() 方法委托 ExportFormat 實現類增加導出的格式內容。

抽象部分擴展類

/***?庫存報表*/
public?class?InventoryReport?extends?Report?{public?InventoryReport(ExportFormat?exportFormat)?{super(exportFormat);this.title?=?"庫存報表";}@Overridepublic?String?generate()?{StringBuilder?content?=?new?StringBuilder(title?+?":\n");for?(String?item?:?data)?{content.append("?*?").append(item).append("\n");}return?content.toString();}
}/***?銷售報表*/
public?class?SalesReport?extends?Report?{public?SalesReport(ExportFormat?exportFormat)?{super(exportFormat);this.title?=?"銷售報表";}@Overridepublic?String?generate()?{StringBuilder?content?=?new?StringBuilder(title?+?":\n");for?(String?item?:?data)?{content.append("?-?").append(item).append("\n");}return?content.toString();}
}

橋接模式中的抽象部分的擴展，分別用于獲取庫存、銷售報表數據。

ThemeFactory(抽象工廠類)

/***?主題對象*?<p>*?抽象工廠*/
public?interface?ThemeFactory?{Report?createSalesReport();ExportFormat?createPDFExport();Report?createInventorReport();ExportFormat?createExcelExport();
}

抽象工廠模式中的抽象工廠接口，聲明創建相關產品對象的接口。

具體工廠類

/***?經典主題風格*?<p>*?具體工廠*/
public?class?ClassicThemeFactory?implements?ThemeFactory?{@Overridepublic?Report?createSalesReport()?{return?new?SalesReport(createPDFExport());}@Overridepublic?ExportFormat?createPDFExport()?{return?new?PDFExport()?{@Overridepublic?String?export(String?content)?{return?"經典主題?-?"?+?super.export(content)?+?"?(帶傳統邊框)";}};}@Overridepublic?Report?createInventorReport()?{return?new?InventoryReport(createExcelExport());}@Overridepublic?ExportFormat?createExcelExport()?{return?new?ExcelExport()?{@Overridepublic?String?export(String?content)?{return?"經典主題?-?"?+?super.export(content)?+?"?(使用傳統顏色)";}};}
}/***?現代主題風格*?<p>*?具體工廠*/
public?class?ModernThemeFactory?implements?ThemeFactory?{@Overridepublic?Report?createSalesReport()?{return?new?SalesReport(createPDFExport());}@Overridepublic?ExportFormat?createPDFExport()?{return?new?PDFExport()?{@Overridepublic?String?export(String?content)?{return?"現代主題?-?"?+?super.export(content)?+?"?(簡約設計)";}};}@Overridepublic?Report?createInventorReport()?{return?new?InventoryReport(createExcelExport());}@Overridepublic?ExportFormat?createExcelExport()?{return?new?ExcelExport()?{@Overridepublic?String?export(String?content)?{return?"現代主題?-?"?+?super.export(content)?+?"?(扁平化風格)";}};}
}

抽象工廠模式中的具體工廠類，分別用于創建經典主題和現代主題風格的導出格式對象族，遵循抽象工廠模式，創建統一風格的主題產品。

測試類

????@Testpublic?void?test_report()?{List<String>?salesData?=?Arrays.asList("產品A:?100件",?"產品B:?200件",?"產品C:?150件");List<String>?inventoryData?=?Arrays.asList("倉庫1:?500件",?"倉庫2:?300件",?"倉庫3:?450件");System.out.println("?===?ERP系統報表模塊?===");System.out.println();//?使用經典主題System.out.println("【經典主題報表】");ThemeFactory?classicFactory?=?new?ClassicThemeFactory();Report?classicFactorySalesReport?=?classicFactory.createSalesReport();classicFactorySalesReport.setData(salesData);System.out.println(classicFactorySalesReport.export());System.out.println();//?使用現代主題System.out.println("【現代主題報表】");ThemeFactory?modernFactory?=?new?ModernThemeFactory();//?現代訂單報表Report?modernFactorySalesReport?=?modernFactory.createSalesReport();modernFactorySalesReport.setData(salesData);System.out.println(modernFactorySalesReport.export());//?現代庫存報表Report?modernFactoryInventorReport?=?modernFactory.createInventorReport();modernFactoryInventorReport.setData(inventoryData);System.out.println(modernFactoryInventorReport.export());}

運行結果

?===?ERP系統報表模塊?===【經典主題報表】
經典主題?-?生成PDF文檔:?銷售報表:-?產品A:?100件-?產品B:?200件-?產品C:?150件(帶傳統邊框)【現代主題報表】
現代主題?-?生成PDF文檔:?銷售報表:-?產品A:?100件-?產品B:?200件-?產品C:?150件(簡約設計)
現代主題?-?生成Excel文件:?庫存報表:*?倉庫1:?500件*?倉庫2:?300件*?倉庫3:?450件(扁平化風格)Process?finished?with?exit?code?0