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

    • ConcreteImplementorAConcreteImplementorB 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 ConcreteImplementorAConcreteImplementorB 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。

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