桥接模式

桥接模式

定义

将抽象部分与它的实现部分分离,使它们都可以独立地变化。它是一种对象结构型模式,又称为柄体(Handle and Body)模式或接口(Interface)模式。

上面的定义太简单了点,并不能很好的解释什么是桥接模式,看了很多文章觉得还是 LoveLin的解释最为直接。

试想一下,当我们在绘画时需要大中小三种型号的画笔,并且能绘制12种颜色。当我们选择蜡笔时,为了满足这个需求,我们需要 12*3=36 支蜡笔。而同样的情况,如果我们选择油彩笔时,我们仅需3支不同型号的油彩笔,配合12种不同的颜料就可以了,总共需要 3+12=15 个物品。而且当我们需要增加一种型号的画笔并且也需要绘制12种颜色,蜡笔需要增加12支,而油彩笔仅需要增加一支不同型号的笔就行。为什么同样一个需求,选择不同的画笔会有不同的结果呢?

这里我们注意到绘画需求中对画笔有两个属性的需求,型号与颜色,这两个属性都是可变可拓展的,选择蜡笔时每一支蜡笔上这两个属性都非常明确,这就导致了两种属性有多少种组合,我们就需要多少支蜡笔。而相对的,选择油彩笔时,这两个属性是分开的,油彩笔仅仅具有型号的属性,而颜色的属性由颜料提供。

这就是桥接模式最生动的演示,当我们在软件开发时,某一个类存在两个独立变化的维度时,通过桥接模式,可以将这两个维度分离出来,使两者可以单独扩展变化,让系统更符合“单一职责”原则。

UML图

上面是桥接模式最常见的结构图,它包含下面几个角色:

  • 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。
  • RefinedAbstraction(扩充抽象类):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RefinedAbstraction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。

PS: 上面的介绍 copy的,解释的很书面,读不惯的还是直接看代码吧 😂

具体到我们前面的例子,Abstraction对应的就是油彩笔的抽象对象,具有型号这个属性,RefinedAbstraction对应的就是具体三种型号的油彩笔,Implementor对应的就是颜料的抽象对象,ConcreteImplementor对应的就是具体的有不同颜色的颜料。

代码

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//Abstraction抽象类,保持Implementor的引用
public abstract class Abstraction {

protected Implementor impl;

public void setImpl(Implementor impl){
this.impl = impl;
}

//抽象操作方法
public abstract void operation();
}


//Implementor 接口
public interface Implementor {

void operationImpl();
}


//Abstraction抽象类的具体实现
public class DefindAbstraction extends Abstraction {
@Override
public void operation() {
impl.operationImpl();
}
}


//Implementor 接口的具体实现
public class ConcreteImplementorA implements Implementor {
@Override
public void operationImpl() {
System.out.println("this is ConcreteImplementorA operation!");
}
}

//Implementor 接口的具体实现
public class ConcreteImplementorB implements Implementor {
@Override
public void operationImpl() {
System.out.println("this is ConcreteImplementorB operation!");
}
}

客户端调用代码

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public class Client {

public static void main(String[] args) {
Abstraction abstraction;
Implementor implementor;

abstraction = new DefindAbstraction();
implementor = new ConcreteImplementorA();
abstraction.setImpl(implementor);
abstraction.operation();

implementor = new ConcreteImplementorB();
abstraction.setImpl(implementor);
abstraction.operation();
}
}

调用结果

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this is ConcreteImplementorA operation!
this is ConcreteImplementorB operation!

创建不同维度的具体实现,通过桥接模式配合使用极大的简化了系统复杂度。

实例

老规矩,还是来一个实例演示一下

某软件公司欲开发一个数据转换工具,可以将数据库中的数据转换成多种文件格式,例如txt、xml、pdf等格式,同时该工具需要支持多种不同的数据库。试使用桥接模式对其进行设计。

分析需求可知,这里数据转换的类型是一个维度,支持的数据库类型也是一个维度,分离两个维度进行设计。

UML图

代码

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//抽象类 保持一个DaProviderImp的引用
public abstract class DataParser {

protected DataProviderImp dpi;

public void setDpi(DataProviderImp dpi) {
this.dpi = dpi;
}

public abstract void parseData();
}



//DataProviderImp 接口
public interface DataProviderImp {

String readData();
}

具体实现如下

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public class TXTDataParser extends DataParser {
@Override
public void parseData() {
String str = dpi.readData();
System.out.println("Parse "+str+" to TXT");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}


public class XMLDataParser extends DataParser {
@Override
public void parseData() {
String str = dpi.readData();
System.out.println("Parse "+str+" to XML");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}

...


public class OracleDataProvider implements DataProviderImp {

@Override
public String readData() {
System.out.println("Connect DB ---- Oracle");
System.out.println("Read Data from Oracle");
return "Data from Oracle";
}
}


public class MysqlDataProvider implements DataProviderImp {
@Override
public String readData() {
System.out.println("Connect DB ---- Mysql");
System.out.println("Read Data from Mysql");
return "Data from Mysql";
}
}

...

客户端代码如下

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public class Client {

public static void main(String[] args){
DataParser dataParser;
DataProviderImp dataProviderImp;

dataParser = new TXTDataParser();
dataProviderImp = new OracleDataProvider();
dataParser.setDpi(dataProviderImp);
dataParser.parseData();

dataParser = new XMLDataParser();
dataProviderImp = new MysqlDataProvider();
dataParser.setDpi(dataProviderImp);
dataParser.parseData();

dataParser = new PDFDataParser();
dataProviderImp = new SqlServerDataProvider();
dataParser.setDpi(dataProviderImp);
dataParser.parseData();
}
}

运行结果如下

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Connect DB ---- Oracle
Read Data from Oracle
Parse Data from Oracle to TXT
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Connect DB ---- Mysql
Read Data from Mysql
Parse Data from Mysql to XML
---------------------------------------
Connect DB ---- SqlServer
Read Data from SqlServer
Parse Data from SqlServer to PDF
---------------------------------------

小结

LovaLin的文章中曾提出过如果有两个以上的维度该怎么解决,相信看完桥接模式的所有代码后,大家应该有个答案,两个维度或多个维度,多出的维度都可以分离出一个实现部分,通过抽象部分关联来解决。

桥接模式极大的提高了提供的扩展性,且大大减少了系统代码量,分离多个维度更符合“单一职责”原则,且各个维度的扩展都不用修改原系统代码,符合“开闭原则”。但桥接模式的使用也会一定程度上增加系统的理解与设计难度,需要有一定的经验才能很好的分别出系统的不同维度。


源码:https://github.com/lichenming0516/DesignPattern

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