设计模式使用场景实现示例及优缺点（结构型模式——桥接模式）

结构型模式

桥接模式（Bridge Pattern）

桥接模式（Bridge Pattern） 也称为桥梁模式、接口模式或者柄体模式，是将抽象部分与它的具体实现部分分离，使它们都可以独立地变化，属于结构型模式。桥接模式主要目的是通过组合的方式建立两个类之间的联系，而不是继承。但又类似于多重继承方案，但是多重继承方案往往违背了类的单一职责原则，其复用性较差，桥接模式是比多重继承更好的替代方案。桥接模式的核心在于解耦抽象和实现。

适用场景

1. 独立变化：

   • 当想要抽象和实现部分可以独立变化时，可以使用桥接模式。

2. 多维度变化：

   • 当一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展时。

3. 不希望使用继承：

   • 当不希望使用继承或因为多层继承导致系统类的个数急剧增加时。

桥接模式的组成

抽象部分（Abstraction）

这是一个高层的控制层，它定义了基于接口的高层操作。它持有一个对实现部分的引用，所有的具体功能都委托给这个实现部分。

实现部分（Implementor）

这一层提供具体的操作方法，但是在抽象部分中不会执行这些方法的具体实现。

如何桥接？

用一个生活中的比喻：把抽象部分想象成遥控器，而实现部分就像是电视机。遥控器（抽象）定义了可以执行的操作（如开关电视、调节音量），电视机（实现）负责具体执行这些操作。

实现示例（Java）

以下是一个简单的桥接模式的实现示例，展示如何将抽象部分和实现部分进行解耦。

1. 定义实现部分的接口

public interface Implementor {
    void operationImpl();
}

2. 定义具体实现类

public class ConcreteImplementorA implements Implementor {
    public void operationImpl() {
        System.out.println("ConcreteImplementorA: operationImpl");
    }
}

public class ConcreteImplementorB implements Implementor {
    public void operationImpl() {
        System.out.println("ConcreteImplementorB: operationImpl");
    }
}

3. 定义抽象部分的类

public abstract class Abstraction {
    protected Implementor implementor;

    protected Abstraction(Implementor implementor) {
        this.implementor = implementor;
    }

    public abstract void operation();
}

4. 定义具体抽象类

public class RefinedAbstraction extends Abstraction {
    protected RefinedAbstraction(Implementor implementor) {
        super(implementor);
    }

    public void operation() {
        System.out.println("RefinedAbstraction: operation");
        implementor.operationImpl();
    }
}

5. 客户端代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Implementor implementorA = new ConcreteImplementorA();
        Abstraction abstractionA = new RefinedAbstraction(implementorA);
        abstractionA.operation();

        Implementor implementorB = new ConcreteImplementorB();
        Abstraction abstractionB = new RefinedAbstraction(implementorB);
        abstractionB.operation();
    }
}

注释说明

1. 实现部分的接口：

   • Implementor 接口定义了实现部分的接口，这个接口通常包含一些基本操作。

2. 具体实现类：

   • ConcreteImplementorA 和 ConcreteImplementorB 类实现了 Implementor 接口，表示具体的实现。

3. 抽象部分的类：

   • Abstraction 类定义了抽象部分的接口，它持有一个 Implementor 对象，并定义了一个抽象方法 operation。

4. 具体抽象类：

   • RefinedAbstraction 类继承了 Abstraction 类，它实现了 operation 方法，并在这个方法中调用了 Implementor 的方法。

5. 客户端代码：

   • Client 类分别创建了 ConcreteImplementorA 和 ConcreteImplementorB 的对象，并使用这些对象创建了 RefinedAbstraction 的对象，然后调用了 operation 方法。

优点

1. 分离抽象和实现：

   • 桥接模式分离了抽象部分和实现部分，使得两者可以独立地进行变化。

2. 提高扩展性：

   • 桥接模式提高了系统的扩展性，可以独立地扩展抽象部分或实现部分。

3. 实现细节对客户透明：

   • 桥接模式隐藏了具体的实现细节，客户端只需要关心抽象部分。

缺点

1. 增加系统的理解和设计难度：

   • 由于抽象部分和实现部分分离，这使得设计比较复杂，理解和设计难度增加。

2. 需要正确识别出系统中两个独立变化的维度：

   • 对于两个独立变化的维度，其识别的正确性直接决定了桥接模式的使用效果。如果识别错误，那么系统的维护将会变得非常复杂。

类图

Abstraction <---- RefinedAbstraction
     ^
     |
Implementor <---- ConcreteImplementorA/B

总结

桥接模式通过将抽象部分和实现部分进行解耦，使得两者可以独立地进行变化。这种模式适用于当一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展时。尽管桥接模式增加了系统的设计复杂度，但是它提高了系统的扩展性，使得系统的维护和修改更加灵活。