【从0开始学设计模式-8| 桥接模式】

1.概念

桥接模式（Bridge Pattern）是一种很实用的结构型设计模式，如果软件系统中某个类存在两个独立变化的维度，通过该模式可以将这两个维度分离出来，使两者可以独立扩展，让系统更加符合"单一职责原则"。

定义：

桥接模式是软件工程中使用的一种设计模式，旨在 "将抽象与其实现分离，以便两者可以独立变化"

桥接模式又被称为柄体模式 （Handle And Body Pattern）,桥接模式用一种巧妙的方式处理多层继承存在的问题，用抽象关联取代了传统的多层继承，将类之间的静态继承关系转换为动态的对象组合关系，使得系统更加灵活，并易于扩展，同时有效控制了系统中类的个数。

2.结构

在桥接模式结构图中包含如下几个角色：

Abstraction（抽象类） ：用于定义抽象类的接口，它一般是抽象类而不是接口，其中定义了一个 Implementor（实现类接口）类型的对象并可以维护该对象，它与Implementor之间具有关联关系，它既可以包含抽象业务方法，也可以包含具体业务方法。
AbstractionImpl（抽象类扩充） ：扩充由Abstraction定义的接口，通常情况下它不再是抽象类而是具体类，它实现了在Abstraction中声明的抽象业务方法，在AbstractionImpl中可以调用在 Implementor中定义的业务方法。
Implementor（实现类接口） ：定义实现类的接口，这个接口不一定要与Abstraction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，Implementor接口仅提供基本操作，而 Abstraction定义的接口可能会做更多更复杂的操作。Implementor接口对这些基本操作进行了声明，而具体实现交给其子类。通过关联关系，在Abstraction中不仅拥有自己的方法，还可以调用到 Implementor中定义的方法，使用关联关系来替代继承关系。
ConcreteImplementor（具体实现类） ：具体实现Implementor接口，在不同的 ConcreteImplementor中提供基本操作的不同实现，在程序运行时，ConcreteImplementor对象将替换其父类对象，提供给抽象类具体的业务操作方法

$!tip$
简单用数据库不同引擎的例子解释一下：

Implementor负责定义数据的基本的操作，例如保存数据，更新数据

ConcreteImplementor就是不同数据库的具体实现，例如：有Mysql的实现类、有SQLServer的实现类，他们内部各自定义了自己的保存数据、更新数据的方法

Abstraction内部持有Implementor的引用，这就是桥，这样客户端就可以通过修改配置文件，从而使用Abstraction调用不同的数据库实现

AbstractionImpl是抽象类的补充，比如此时我们想加一个数据库加密的实现，我们只需要定义一个类AbstractionImpl继承Abstraction类，这样通过桥的作用，可以调用底层的任何驱动。写完这一个类，MySQL 和 SQLServer 就都瞬间拥有了加密能力

如果不用桥接模式，那么每一个具体的数据库实现类都需继承Abstraction这个基类 ，且如果想要加一个数据库加密的实现，我们需要手写所有数据库实现类的加密类

桥接模式是一个非常有用的模式，在桥接模式中体现了很多面向对象设计原则的思想，包括"单一职责原则"、"开闭原则"、"组合复用原则"、"里氏代换原则"、"依赖倒转原则"等。

桥接模式跟适配器模式的区别：

虽然桥接模式 和对象适配器模式很类似，但是他们的目的是不一样的

适配器模式是为了解决现有了两个类接口不匹配的问题，通常代码已经写好了，是一种补救的方案

桥接模式是在系统设计的时候，提前预见了两个类有两个维度的变化，主动进行拆分，是一种预防的方式

适配器是"为了合"，桥接是"为了拆"

桥接模式 通常会于开发前期进行设计 ， 使你能够将程序的各个部分独立开来以便开发。
另一方面，适配器模式通常在已有程序中使用，让相互不兼容的类能很好地合作。

3.桥接模式的实现

下面以数据持久化操作来举例。

3.1类图设计

$!tip$
这个例子通过桥接模式，将"数据的业务逻辑 "与"数据的底层存储"进行了解耦

PersistenceImplementor负责做什么操作？

FileSystem跟DataBase这两个实现类表示存哪里？

3.2代码实现

基本操作接口

java 复制代码

public interface PersistenceImplementor {
    void saveData();
    void updateData();
}

具体实现类

java 复制代码

public class FileSystem implements PersistenceImplementor {
  @Override
  public void saveData() {
    System.out.println("成功保存文件");
  }

  @Override
  public void updateData() {
    System.out.println("成功修改文件");
  }
}

java 复制代码

public class DataBase implements PersistenceImplementor {
  @Override
  public void saveData() {
    System.out.println("成功保存到数据库");
  }
  @Override
  public void updateData() {
    System.out.println("成功修改到数据库");
  }
}

具体类+桥

java 复制代码

public class Persistence {
  public PersistenceImplementor implementor;//桥

  public Persistence(PersistenceImplementor implementor) {
    this.implementor = implementor;
  }

  public void saveData() {
    implementor.saveData();
  }

  public void updateData() {
    implementor.updateData();
  }
}

配置文件

properties 复制代码

brp1=com.zeroone.star.bridge.DataBase 此时选择的是数据库存储

Client

java 复制代码

public class Client {
  @SneakyThrows
  public static void main(String[] args) {
    //读取配置
    ResourceBundle conf = ResourceBundle.getBundle("conf");
    //构建实现实例
    PersistenceImplementor imp = (PersistenceImplementor) Class.forName(conf.getString("brp1")).newInstance();
    //构建持久化对象
    Persistence persistence = new Persistence(imp);
    //执行持久化
    persistence.saveData();
    persistence.updateData();
  }
}

4.桥接模式的适用环境

桥接模式是设计Java虚拟机和实现JDBC等驱动程序的核心模式之一，应用较为广泛。

在软件开发中如果 一个类或一个系统有多个变化维度时，都可以尝试使用桥接模式对其进行设计。

$!tip$
如果一个事物可以从两个或两个以上完全不同的角度进行分类，且这两个分类都在不断增加新成员，这就是"多个变化维度"，例如数据库持久化的例子：

维度一：抽象（Abstraction）------ "怎么存"的业务逻辑

维度二：实现（Implementor）------ "存哪里"的底层介质

桥接模式为多维度变化的系统提供了一套完整的解决方案，并且降低了系统的复杂度。

4.1 主要优点

分离抽象接口及其实现部分。桥接模式使用"对象间的关联关系"解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。
桥接模式可以取代多层继承方案，多层继承方案违背了"单一职责原则"，复用性较差，且类的个数非常多，桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法，它极大减少了子类的个数。
桥接模式提高了系统的可扩展性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统，符合"开闭原则"。

4.2 主要缺点

桥接模式的使用会增加系统的理解与设计难度，由于关联关系建立在抽象层，要求开发者一开始就针对抽象层进行设计与编程。
桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性，如何正确识别两个独立维度也需要一定的经验积累。

4.3 适用环境

在以下情况下可以考虑使用桥接模式：

想要拆分或重组一个具有多重功能的庞杂类（例如能与多个数据库服务器进行交互的类）
希望在几个独立维度上扩展一个类
需要在运行时切换不同实现方法

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