桥接模式(结构型)
一、桥接模式概述
桥接模式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”。与多层继承方案不同，它将两个独立变化的维度设计为两个独立的继承等级结构，并且在抽象层建立一个抽象关联，该关联关系类似一条连接两个独立继承结构的桥，故名桥接模式。
1). 概念
- 桥接模式：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。
桥接模式结构图.png
2). 相关角色
-
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。
桥接模式中提现了设计模式的“单一职责原则”、“开闭原则”、“合成复用原则”、“里氏代换原则”、“依赖倒转原则”等；通常情况下，我们将具有两个独立变化维度的类的一些普通业务方法和与之关系最密切的维度设计为“抽象类”层次结构（抽象部分），而将另一个维度设计为“实现类”层次结构（实现部分）
二、桥接模式案例(与适配器模式联用)
桥接模式用于系统的初步设计，将存在两个独立变化维度的类分为抽象化和实现化两个角色；完成初步设计后，发现系统与已有类无法协同工作，可以采用适配器模式；但是，有事在设计初期会用到大量第三方应用接口，需要使用适配器模式。
某报表处理系统，可以以多种方式展示报表，比如柱状图、折线图等，数据采集可以为数据库，可以为文本文件文件，甚至是Excel，但是使用Excel需要使用微软提供的第三方API库，而且没得源码，需要使用适配器模式。
报表.png
- Abstraction（抽象类）：普通业务，业务逻辑关系比较密切
/**
* 报表显示：提供多种显示方式(柱状图、折线图)
* 角色：Abstraction 抽象类
*/
abstract class ReportForms {
// 数据采集实现类
protected DataGather dataGather;
public void setDataGather(DataGather dataGather) {
this.dataGather = dataGather;
}
// 展示数据
public abstract void show();
}
- Implementor（实现类接口）: 独立的业务功能，与抽象类业务处于不同的维度
/**
* 数据采集：
* 角色：Implementor（实现类接口）
* 1. 支持多种数据库(以MySQL为例)
* 2. 支持文本方式
* 3. 支持Excel(结合 适配器模式:Target角色 )
*/
interface DataGather {
public abstract String query();
}
- RefinedAbstraction（扩充抽象类）
/**
* 柱状图
* 角色：RefinedAbstraction 扩充抽象类
*/
class HistotramReportForms extends ReportForms {
@Override
public void show() {
String data = this.dataGather.query();
System.out.println("柱状图显示数据：" + data);
}
}
/**
* 折线图
* 角色：RefinedAbstraction 扩充抽象类
*/
class LineChartReportForms extends ReportForms {
@Override
public void show() {
String data = this.dataGather.query();
System.out.println("折线图显示数据：" + data);
}
}
- ConcreteImplementor（具体实现类）
/**
* MySQL 数据库采集器
* 角色: ConcreteImplementor 具体实现类
*/
class MySQLDataGather implements DataGather {
@Override
public String query() {
return "来自MySQL的数据";
}
}
/**
* txt 文本数据采集器
* 角色: ConcreteImplementor 具体实现类
*/
class TxtDataGather implements DataGather {
@Override
public String query() {
return "来自文本文件的数据";
}
}
/**
* 适配器模式：来自Excel的数据
* adapter角色 + (桥接模式)ConcreteImplementor 具体实现类
*/
class ExcelDataGatherAdapter implements DataGather {
private ExcelAPI excelAPI = new ExcelAPI();
@Override
public String query() {
return this.excelAPI.getData();
}
}
/**
* 适配器模式：Excel API
* Adaptee角色
*/
class ExcelAPI {
public String getData() {
return "来自Excel文件的数据";
}
}
- 客户端（建议使用xml + 反射，这里为了方便，直接new）
/**
* 桥接模式 + 适配器模式
* 建议使用XML配置 + 反射实现程序解耦合
* @author Liucheng
* @since 2019-07-21
*/
public class Client2 {
public static void main(String[] args) {
DataGather dataGather = new ExcelDataGatherAdapter();
ReportForms reportForms = new HistotramReportForms();
reportForms.setDataGather(dataGather);
reportForms.show();
}
}
三、桥接模式总结
1). 优点
- 分离抽象接口与实现部分：从而获得更多维度组合的对象。
- 极大减少子类的个数
- 可扩展性高，两个维度中任意扩展一个维度，对另一个没有影响，符合“开闭原则”
2). 缺点
- 难理解、设计有难度、要求设计者一开始就针对抽象层进行设计编程。
- 如何辨识不同的维度需要经验积累。
3). 适用场景
- 如果一个系统需要在抽象化和具体化之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承关系，通过桥接模式可以使它们在抽象层建立一个关联关系。
- “抽象部分”和“实现部分”可以以继承的方式独立扩展而互不影响，在程序运行时可以动态将一个抽象化子类的对象和一个实现化子类的对象进行组合，即系统需要对抽象化角色和实现化角色进行动态耦合。
- 一个类存在两个（或多个）独立变化的维度，且这两个（或多个）维度都需要独立进行扩展。
- 对于那些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的系统，桥接模式尤为适用。
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