设计模式之十一—桥接模式：解耦抽象与实现的艺术

茶本无香2026-02-03 9:54

一、什么是桥接模式？

桥接模式（Bridge Pattern） ​ 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。这种模式的核心思想是通过组合代替继承，避免因多层继承导致的类爆炸问题。

核心组成角色：

  1. 抽象化（Abstraction）：定义抽象接口，维护对实现化对象的引用

  2. 扩展抽象化（RefinedAbstraction）：抽象化的子类，扩展抽象接口

  3. 实现化（Implementor）：定义实现类的接口，通常提供基本操作

  4. 具体实现化（ConcreteImplementor）：实现化接口的具体类

二、为什么需要桥接模式？

场景案例：跨平台绘图系统

假设我们需要开发一个支持多种形状（圆形、方形）和多种颜色（红色、蓝色）的绘图系统。

不使用桥接模式的传统实现：

复制代码 
// 类爆炸问题：每增加一种形状或颜色，都需要创建大量子类
RedCircle, BlueCircle, RedSquare, BlueSquare...
// 如果有n种形状和m种颜色，需要n*m个子类

桥接模式的解决方案：

复制代码 
// 将形状（抽象）和颜色（实现）分离，通过组合建立联系
Shape shape1 = new Circle(new RedColor());
Shape shape2 = new Square(new BlueColor());

三、桥接模式在Spring框架中的应用

Spring框架中大量使用了桥接模式的思想，特别是在数据访问和事务管理模块中。

1. JDBC模块中的桥接模式

复制代码 
// 抽象化：DataSource接口
public interface DataSource {
    Connection getConnection() throws SQLException;
}

// 具体抽象化：各种DataSource实现
public class DriverManagerDataSource implements DataSource {
    // 实现细节...
}

public class HikariDataSource implements DataSource {
    // 实现细节...
}

// 实现化：Connection接口
public interface Connection {
    Statement createStatement() throws SQLException;
    // 其他方法...
}

// 具体实现化：各种数据库连接实现
// 如MySQLConnection, OracleConnection等

2. Spring事务管理的桥接实现

复制代码 
@Configuration
@EnableTransactionManagement
public class TransactionConfig {
    
    // 抽象化：PlatformTransactionManager
    @Bean
    public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
        // 根据具体DataSource选择具体的事务管理器实现
        return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
    }
}

// 实际应用中的桥接
@Service
public class UserService {
    
    @Autowired
    private PlatformTransactionManager transactionManager; // 抽象
    
    @Transactional
    public void createUser(User user) {
        // 业务逻辑
        // 底层会根据配置使用具体的事务实现（JDBC、JPA、JTA等）
    }
}

3. Spring MVC中的视图解析器

复制代码 
// 抽象化：ViewResolver接口
public interface ViewResolver {
    View resolveViewName(String viewName, Locale locale) throws Exception;
}

// 具体抽象化：各种视图解析器
public class InternalResourceViewResolver implements ViewResolver {
    // 解析JSP视图
}

public class ThymeleafViewResolver implements ViewResolver {
    // 解析Thymeleaf模板
}

// 实现化：View接口
public interface View {
    void render(Map<String, ?> model, 
                HttpServletRequest request, 
                HttpServletResponse response) throws Exception;
}

// 具体实现化：各种视图实现
public class JstlView implements View {
    // JSP视图实现
}

public class ThymeleafView implements View {
    // Thymeleaf视图实现
}

四、桥接模式的实战示例

场景：多数据库多缓存策略的系统

复制代码 
// 1. 实现化接口：缓存策略
public interface CacheStrategy {
    void cache(String key, Object value);
    Object get(String key);
}

// 2. 具体实现化：Redis缓存
@Component("redisCache")
public class RedisCacheStrategy implements CacheStrategy {
    @Override
    public void cache(String key, Object value) {
        System.out.println("Redis缓存: " + key + " = " + value);
    }
    
    @Override
    public Object get(String key) {
        return "从Redis获取: " + key;
    }
}

// 3. 具体实现化：Memcached缓存
@Component("memcachedCache")
public class MemcachedCacheStrategy implements CacheStrategy {
    @Override
    public void cache(String key, Object value) {
        System.out.println("Memcached缓存: " + key + " = " + value);
    }
    
    @Override
    public Object get(String key) {
        return "从Memcached获取: " + key;
    }
}

// 4. 抽象化：数据访问抽象
public abstract class DataAccessor {
    protected CacheStrategy cacheStrategy;
    
    public DataAccessor(CacheStrategy cacheStrategy) {
        this.cacheStrategy = cacheStrategy;
    }
    
    public abstract void save(Object data);
    public abstract Object findById(String id);
    
    public void setCacheStrategy(CacheStrategy cacheStrategy) {
        this.cacheStrategy = cacheStrategy;
    }
}

// 5. 扩展抽象化：MySQL数据访问
@Service
public class MySQLDataAccessor extends DataAccessor {
    
    @Autowired
    public MySQLDataAccessor(@Qualifier("redisCache") CacheStrategy cacheStrategy) {
        super(cacheStrategy);
    }
    
    @Override
    public void save(Object data) {
        System.out.println("保存到MySQL: " + data);
        cacheStrategy.cache("key", data);
    }
    
    @Override
    public Object findById(String id) {
        Object cached = cacheStrategy.get(id);
        if (cached != null) {
            return cached;
        }
        System.out.println("从MySQL查询: " + id);
        return "MySQL数据";
    }
}

// 6. 扩展抽象化：MongoDB数据访问
@Service
public class MongoDBDataAccessor extends DataAccessor {
    
    @Autowired
    public MongoDBDataAccessor(@Qualifier("memcachedCache") CacheStrategy cacheStrategy) {
        super(cacheStrategy);
    }
    
    @Override
    public void save(Object data) {
        System.out.println("保存到MongoDB: " + data);
        cacheStrategy.cache("key", data);
    }
    
    @Override
    public Object findById(String id) {
        Object cached = cacheStrategy.get(id);
        if (cached != null) {
            return cached;
        }
        System.out.println("从MongoDB查询: " + id);
        return "MongoDB数据";
    }
}

// 7. 客户端使用
@RestController
@RequestMapping("/api/data")
public class DataController {
    
    @Autowired
    private MySQLDataAccessor mySQLDataAccessor;
    
    @Autowired
    private MongoDBDataAccessor mongoDBDataAccessor;
    
    @PostMapping("/mysql")
    public void saveToMySQL(@RequestBody String data) {
        mySQLDataAccessor.save(data);
        // 动态切换缓存策略
        mySQLDataAccessor.setCacheStrategy(new MemcachedCacheStrategy());
    }
    
    @PostMapping("/mongodb")
    public void saveToMongoDB(@RequestBody String data) {
        mongoDBDataAccessor.save(data);
    }
}

五、桥接模式的优缺点

优点：

  1. 分离抽象和实现：提高系统的可扩展性

  2. 符合开闭原则：抽象和实现可以独立扩展

  3. 减少子类数量：避免类爆炸问题

  4. 提高可维护性：代码结构更清晰

缺点：

  1. 增加系统复杂度：需要识别抽象和实现两个维度

  2. 设计难度增加：需要正确地识别两个独立变化的维度

六、适用场景

  1. 多维度变化：当一个类存在多个独立变化的维度

  2. 避免继承爆炸：不希望使用多层继承时

  3. 运行时切换实现：需要在运行时切换不同的实现

  4. 抽象与实现解耦：希望抽象部分和实现部分可以独立扩展

七、桥接模式与其他模式的关系

  • 桥接模式 vs 适配器模式：适配器关注接口转换，桥接关注抽象与实现的分离

  • 桥接模式 vs 策略模式：策略模式是行为型模式，桥接是结构型模式

  • 桥接模式 vs 抽象工厂模式：抽象工厂可以创建桥接模式所需的对象

总结

桥接模式通过组合关系替代继承关系，将抽象和实现解耦，使得两者可以独立变化。在Spring框架中，这种模式被广泛应用在各种模块中，特别是需要支持多种实现方案的场景。

设计启示：当我们发现类的继承层次结构过于复杂，或者需要在运行时动态切换实现时，桥接模式是一个值得考虑的解决方案。它体现了"组合优于继承"的设计原则，能够显著提高系统的灵活性和可维护性。

在实际开发中，我们应该培养识别"独立变化维度"的能力，当发现一个类可能因为多个原因（多个轴）发生变化时，就应该考虑使用桥接模式进行重构。

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