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设计模式-结构型模式(二)桥接模式

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说说桥接模式

设计模式-结构型模式(二)桥接模式

桥接模式的定义与特点

桥接(Bridge)模式的定义如下:将抽象与实现分离,使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现,从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。

通过上面的讲解,我们能很好的感觉到桥接模式遵循了里氏替换原则和依赖倒置原则,最终实现了开闭原则,对修改关闭,对扩展开放。这里将桥接模式的优缺点总结如下。

桥接(Bridge)模式的优点是:

  • 抽象与实现分离,扩展能力强
  • 符合开闭原则
  • 符合合成复用原则
  • 其实现细节对客户透明

缺点是:由于聚合关系建立在抽象层,要求开发者针对抽象化进行设计与编程,能正确地识别出系统中两个独立变化的维度,这增加了系统的理解与设计难度。

桥接模式的结构与实现

可以将抽象化部分与实现化部分分开,取消二者的继承关系,改用组合关系。

1. 模式的结构

桥接(Bridge)模式包含以下主要角色。

  1. 抽象化(Abstraction)角色:定义抽象类,并包含一个对实现化对象的引用。
  2. 扩展抽象化(Refined Abstraction)角色:是抽象化角色的子类,实现父类中的业务方法,并通过组合关系调用实现化角色中的业务方法。
  3. 实现化(Implementor)角色:定义实现化角色的接口,供扩展抽象化角色调用。
  4. 具体实现化(Concrete Implementor)角色:给出实现化角色接口的具体实现。

举个栗子 :mrgreen:  来自廖雪峰大神

假设某个汽车厂商生产三种品牌的汽车:Big、Tiny和Boss,每种品牌又可以选择燃油、纯电和混合动力。如果用传统的继承来表示各个最终车型,一共有3个抽象类加9个最终子类:

                   ┌───────┐
                   │  Car  │
                   └───────┘
                       ▲
    ┌──────────────────┼───────────────────┐
    │                  │                   │
┌───────┐          ┌───────┐          ┌───────┐
│BigCar │          │TinyCar│          │BossCar│
└───────┘          └───────┘          └───────┘
    ▲                  ▲                  ▲
    │                  │                  │
    │ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
    ├─│  BigFuelCar   │├─│  TinyFuelCar  │├─│  BossFuelCar  │
    │ └───────────────┘│ └───────────────┘│ └───────────────┘
    │ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
    ├─│BigElectricCar │├─│TinyElectricCar│├─│BossElectricCar│
    │ └───────────────┘│ └───────────────┘│ └───────────────┘
    │ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
    └─│ BigHybridCar  │└─│ TinyHybridCar │└─│ BossHybridCar │
      └───────────────┘  └───────────────┘  └───────────────┘

如果要新增一个品牌,或者加一个新的引擎(比如核动力),那么子类的数量增长更快。

所以,桥接模式就是为了避免直接继承带来的子类爆炸。

我们来看看桥接模式如何解决上述问题。

在桥接模式中,首先把Car按品牌进行子类化,但是,每个品牌选择什么发动机,不再使用子类扩充,而是通过一个抽象的“修正”类,以组合的形式引入。我们来看看具体的实现。

首先定义抽象类Car,它引用一个Engine

public abstract class Car {
    // 引用Engine:
    protected Engine engine;

    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }

    public abstract void drive();
}

Engine的定义如下:

public interface Engine {
    void start();
}

紧接着,在一个“修正”的抽象类RefinedCar中定义一些额外操作:

public abstract class RefinedCar extends Car {
    public RefinedCar(Engine engine) {
        super(engine);
    }

    public void drive() {
        this.engine.start();
        System.out.println("Drive " + getBrand() + " car...");
    }

    public abstract String getBrand();
}

这样一来,最终的不同品牌继承自RefinedCar,例如BossCar

public class BossCar extends RefinedCar {
    public BossCar(Engine engine) {
        super(engine);
    }

    public String getBrand() {
        return "Boss";
    }
}

而针对每一种引擎,继承自Engine,例如HybridEngine

public class HybridEngine implements Engine {
    public void start() {
        System.out.println("Start Hybrid Engine...");
    }
}

客户端通过自己选择一个品牌,再配合一种引擎,得到最终的Car:

RefinedCar car = new BossCar(new HybridEngine());
car.drive();

使用桥接模式的好处在于,如果要增加一种引擎,只需要针对Engine派生一个新的子类,如果要增加一个品牌,只需要针对RefinedCar派生一个子类,任何RefinedCar的子类都可以和任何一种Engine自由组合,即一辆汽车的两个维度:品牌和引擎都可以独立地变化。

       ┌───────────┐
       │    Car    │
       └───────────┘
             ▲
             │
       ┌───────────┐       ┌─────────┐
       │RefinedCar │ ─ ─ ─>│ Engine  │
       └───────────┘       └─────────┘
             ▲                  ▲
    ┌────────┼────────┐         │ ┌──────────────┐
    │        │        │         ├─│  FuelEngine  │
┌───────┐┌───────┐┌───────┐     │ └──────────────┘
│BigCar ││TinyCar││BossCar│     │ ┌──────────────┐
└───────┘└───────┘└───────┘     ├─│ElectricEngine│
                                │ └──────────────┘
                                │ ┌──────────────┐
                                └─│ HybridEngine │
                                  └──────────────┘

桥接模式实现比较复杂,实际应用也非常少,但它提供的设计思想值得借鉴,即不要过度使用继承,而是优先拆分某些部件,使用组合的方式来扩展功能。

 


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悠扬
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10年以上工作经验,从事2年微服务架构搭建工作,有大数据处理相关工作经验,使用spring全家桶包括:Spring,SpringBoot,SpringCloud 数据层组件服务使用SpringDataJpa,Mybatis以及其他第三方组件Sharding-JDBC,Sharding-Proxy分库分表。熟悉微服务,服务降级,限流,分流,做过项目源码修改,有cat,apollo,nacos使用经验,有Lostash,Elasticsearch,kibana,mysqlMHA生产实践经验,使用开源代码Apache Sarding项目,修改源码支持mysql分库分表使用年月日小时分库分表,docker做集群服务,Jekins做项目发布,GitLab做项目管理,使用docker容器部署,熟悉消息队列RabbitMQ,Kafka,ActiveMQ。RuoYi-Vue-Atomikos项目开源加入生态圈组件,项目支持分布式事务,界面添加多数据源,数据源动态配置,切面切换,多数据源事务支持,支持区域数据源配置,用于区域数据切分,数据层次分库。项目地址:https://gitee.com/zsiyang/ruoyi-vue-atomikos
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