桥接模式,打造灵活可扩展的日志系统C++

一、为什么用桥接模式

在企业开发中,日志系统几乎是标配。常见需求:

  • 日志有多种类型(Info、Warning、Error 等);

  • 日志需要支持多种输出方式(控制台输出、写文件、远程上传、数据库存储等)。

如果把这些维度直接用继承组合(例如 ConsoleInfoLoggerFileErrorLogger),会导致类爆炸,而且扩展性极差。

桥接模式的核心思想是:把抽象(日志类别)与实现(输出方式)分离,让它们各自独立扩展。这样新增日志类型或新增输出方式时,只需新增单一维度的类即可。

二、场景说明

假设我们要开发一个跨平台日志系统,要求:

  1. 支持多种日志类型(Info、Error)。

  2. 支持多种输出方式(控制台输出、写文件)。

  3. 能灵活扩展,比如未来增加远程网络输出。

我们用桥接模式来实现:

  • Logger 是抽象层,定义 log(message)

  • LogOutput 是实现层,定义具体的输出方式;

  • Logger 持有 std::shared_ptr<LogOutput>,通过它完成最终日志写入。

这样:

  • 新增日志类型:继承 Logger,实现不同的前缀或处理逻辑;

  • 新增输出方式:继承 LogOutput,实现不同的写入策略。

三、类图

这个类图展示了 LoggerLogOutput 的桥接关系:Logger 持有 LogOutput,而具体日志类别(Info、Error)委托不同的输出方式完成记录。

细心的朋友,可能看到了LogOutput是带虚线的空心箭头,Logger是带实线的空心箭头。这是因为LogOutput设计成了接口,而Logger设计为抽象类。

不要问为什么,问就是:在桥接模式中,将实现部分设计为接口、将抽象部分设计为抽象类是一种常见且合理的设计选择。--手动调皮--

四、C++ 代码实现

下面给出一个简洁的 C++ 实现。

cpp 复制代码
// bridge_logger.cpp
// 具体实现者:控制台输出
class ConsoleOutput : public LogOutput {
public:
void write(const std::string& msg) override {
std::cout << msg << std::endl;
}
};


// 具体实现者:文件输出
class FileOutput : public LogOutput {
public:
explicit FileOutput(const std::string& filename) : ofs(filename, std::ios::app) {}
void write(const std::string& msg) override {
ofs << msg << std::endl;
}
private:
std::ofstream ofs;
};


// 抽象(Abstraction)
class Logger {
public:
Logger(std::shared_ptr<LogOutput> out) : output(std::move(out)) {}
virtual ~Logger() = default;
virtual void log(const std::string& msg) = 0;
protected:
std::shared_ptr<LogOutput> output;
};


// 具体抽象:Info 日志
class InfoLogger : public Logger {
public:
using Logger::Logger;
void log(const std::string& msg) override {
output->write("[INFO] " + msg);
}
};


// 具体抽象:Error 日志
class ErrorLogger : public Logger {
public:
using Logger::Logger;
void log(const std::string& msg) override {
output->write("[ERROR] " + msg);
}
};


// 演示
int main() {
// 控制台输出
auto consoleOut = std::make_shared<ConsoleOutput>();
InfoLogger infoLogger(consoleOut);
ErrorLogger errorLogger(consoleOut);
infoLogger.log("程序启动成功");
errorLogger.log("文件未找到");


std::cout << "--- 切换到文件输出 ---" << std::endl;


// 文件输出
auto fileOut = std::make_shared<FileOutput>("log.txt");
InfoLogger fileInfo(fileOut);
ErrorLogger fileError(fileOut);
fileInfo.log("写入到文件的普通信息");
fileError.log("写入到文件的错误信息");


return 0;
}

程序输出展示

cpp 复制代码
[INFO] 程序启动成功
[ERROR] 文件未找到

--- 切换到文件输出 ---

[INFO] 写入到文件的普通信息
[ERROR] 写入到文件的错误信息

五、总结

桥接模式非常适合处理双维度扩展的系统。本文通过"日志类型 + 输出方式"的实际开发场景,展示了桥接模式的价值:

  • 新增日志类型(如 DebugLogger)无需修改输出类;

  • 新增输出方式(如网络输出)无需修改日志类;

  • 抽象与实现各自独立扩展,避免了类爆炸问题。

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