C++ 设计模式之桥接模式
简介
1、桥接模式(Bridge)是一种结构型设计模式,它将抽象部分与实现部分分离,使它们可以独立地变化。桥接模式通过组合的方式建立两个类系(抽象部分和实现部分)之间的联系,而不是继承。
2、桥接模式 (Bridge)应用场景包括但不限于:
2.1、当想要避免一个类受多个维度的变化所影响时。
2.2、当类的实现可能独立于其抽象层面变化时,且实现也应易于切换或重新配置。
2.3、当你想要分享多个对象的实现,但同时需要避免使用引用计数之类的指针的额外开销时。
3、桥接模式 (Bridge)的构成
3.1、抽象化(Abstraction)角色:定义抽象类的接口,并保存一个对实现化对象的引用。
c
class Renderer
{
public:
virtual void renderCircle(float radius) = 0;
virtual ~Renderer() {}
};
3.2、扩展抽象化(RefinedAbstraction)角色:实现抽象化角色中的接口,并通过组合关系调用实现化角色中的操作。
c
class VectorRenderer : public Renderer
{
public:
void renderCircle(float radius);
};
3.3、实现化(Implementor)角色:定义实现化角色的接口,但不提供具体的实现。该接口不一定与抽象化角色的接口完全一致,事实上,这两个接口可以完全不同。一般而言,实现化角色接口中的方法比抽象化角色接口中的方法要少。
c
class Shape
{
public:
Shape(Renderer& renderer);
virtual void draw() = 0;
virtual void resize(float factor) = 0;
virtual ~Shape() {}
protected:
Renderer& renderer;
};
3.4、具体实现化(ConcreteImplementor)角色:实现实现化角色接口,给出具体的实现。
c
class Circle : public Shape
{
public:
Circle(Renderer& renderer, float radius);
void draw();
void resize(float factor);
private:
float radius;
};
4、桥接模式 (Bridge)的优点
4.1、可扩展性: 可以独立地扩展抽象化角色和实现化角色,而不会影响到对方。
4.2、弹性和可维护性: 桥接模式将实现细节推迟到可以独立变化的层面上,有助于提高代码的可维护性。
4.3、分离抽象与实现: 可以实现抽象和实现的分离,在不改变抽象界面的前提下,有助于改变实现细节。
4.4、为复杂类的强耦合问题提供解决方案: 特别适合于那些可能需要多种变化维度的场景,如不同的平台、操作系统等。
5、桥接模式 (Bridge)的缺点
5.1、增加了系统的复杂性: 引入的抽象化和实现化角色可能会增加系统的复杂性。
5.2、设计和理解上的难度: 对于初学者来说,桥接模式的理解和设计都较为复杂。
简单示例
1、定义
c
class Renderer
{
public:
virtual void renderCircle(float radius) = 0;
virtual ~Renderer() {}
};
class VectorRenderer : public Renderer
{
public:
void renderCircle(float radius);
};
class RasterRenderer :public Renderer
{
public:
void renderCircle(float radius);
};
class Shape
{
public:
Shape(Renderer& renderer);
virtual void draw() = 0;
virtual void resize(float factor) = 0;
virtual ~Shape() {}
protected:
Renderer& renderer;
};
class Circle : public Shape
{
public:
Circle(Renderer& renderer, float radius);
void draw();
void resize(float factor);
private:
float radius;
};
2、实现
c
void VectorRenderer::renderCircle(float radius)
{
std::cout << "Vector circle of radius " << radius << std::endl;
}
void RasterRenderer::renderCircle(float radius)
{
std::cout << "Raster circle of radius " << radius << std::endl;
}
Shape::Shape(Renderer& rendererrer) : renderer(rendererrer)
{
}
Circle::Circle(Renderer& renderer, float radius) : Shape(renderer), radius(radius)
{
}
void Circle::draw()
{
renderer.renderCircle(radius);
}
void Circle::resize(float factor)
{
radius *= factor;
}
3、调用
c
RasterRenderer raster;
Circle rasterCircle(raster, 5);
rasterCircle.draw();
rasterCircle.resize(2);
rasterCircle.draw();
VectorRenderer vecRen;
Circle vecCircle(vecRen, 4);
vecCircle.draw();
vecCircle.resize(2);
vecCircle.draw();