跟着GPT学设计模式之桥接模式

news2025/2/24 16:01:48

来自APOD

说明

桥接模式，也叫作桥梁模式，英文是 Bridge Design Pattern。在 GoF 的《设计模式》一书中，桥接模式是这么定义的：“Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently。”翻译成中文就是：“将抽象和实现解耦，让它们可以独立变化。” 桥接模式通过将一个类的抽象部分与实现部分分离开来，使它们可以独立地进行扩展和修改。

在桥接模式中，有两个核心概念：

抽象部分（Abstraction）：定义抽象部分的接口，并维护一个对实现部分对象的引用。抽象部分将客户端的请求委派给实现部分进行处理。
实现部分（Implementation）：定义实现部分的接口，并提供具体实现。实现部分通常是通过接口或抽象类来定义，让不同的实现部分可以灵活替换。

通过桥接模式，抽象部分和实现部分可以独立地发展和演化，不会相互影响。这种解耦可以提高系统的灵活性和可扩展性。桥接模式常用于以下情况：

当一个类拥有多个变化维度时，可以使用桥接模式将每个维度抽象出来，使得它们可以独立地变化。
当需要在抽象部分和实现部分之间建立稳定的关联关系，又希望它们可以独立地进行扩展和修改时，可以使用桥接模式。

以下是桥接模式的结构示意图：

Abstraction（抽象化角色）通过持有Implementor（实现化角色）的引用，将操作委托给Implementor来实现。RefinedAbstraction（扩充抽象化角色）继承自Abstraction，并可以在基础操作上添加额外的功能。Implementor（实现化角色）是一个接口或抽象类，定义了在Abstraction中使用的操作方法。ConcreteImplementorA和ConcreteImplementorB（具体实现化角色）实现了Implementor接口，并提供了具体的操作实现。

在桥接模式中，抽象部分通过聚合（或组合）实现部分的对象来实现功能。通过定义抽象部分和实现部分的接口，以及维护它们之间的关联关系，可以实现抽象部分与实现部分的解耦和独立变化。

应用场景

在Java开源项目中，桥接模式有许多应用场景。以下是其中几个示例：

JDBC（Java Database Connectivity）：JDBC是Java中用于与数据库进行交互的API。它使用桥接模式将Java应用程序与不同数据库之间的连接进行解耦。JDBC提供了一个标准的接口，即抽象部分，而具体的数据库驱动程序实现则作为实现部分。这使得开发人员可以通过改变数据库驱动程序实现来与不同类型的数据库进行交互，而不需要修改应用程序的代码。
AWT（Abstract Window Toolkit）和Swing：AWT和Swing是Java的图形用户界面（GUI）工具包。它们使用桥接模式将组件的外观（如按钮、文本框）与底层操作系统的窗口系统分离开来。在AWT和Swing中，抽象部分是Java中的组件类，而实现部分是由底层平台提供的本地窗口系统。
日志库：许多Java开源项目使用日志库进行日志记录。例如，Log4j和Logback是常见的日志库。它们使用桥接模式将应用程序的日志记录行为与底层的日志输出目标（如控制台、文件、数据库）解耦。抽象部分是由日志库提供的通用日志API，而实现部分是具体的日志输出目标。
数据源连接池：连接池被广泛用于管理数据库连接的重用。在Java中，常见的开源连接池项目如HikariCP和Commons DBCP使用桥接模式来支持不同类型的数据库连接。它们提供了一个通用的连接池接口作为抽象部分，而具体的数据库驱动程序实现则作为实现部分。

这些示例说明了在Java开源项目中桥接模式的应用。通过桥接模式，可以将不同维度的变化解耦，在代码的可扩展性和灵活性方面提供支持。

编程示例

首先，定义抽象部分的接口或抽象类。这个接口或抽象类将定义高层操作或功能，并将包含一个对实现部分的引用。例如：

public interface Shape {
    void draw();
}

接下来，创建实现部分的接口或抽象类。这个接口或抽象类将定义实现部分的操作或功能。例如：

public interface Color {
    void fill();
}

然后，实现具体的实现部分类。这些类将实现实现部分的接口或抽象类。例如：

public class Red implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("Filling with red color");
    }
}

public class Blue implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("Filling with blue color");
    }
}

在抽象部分的接口或抽象类中添加对实现部分的引用，并在其中定义具体的操作。例如：

public abstract class AbstractShape implements Shape {
    protected Color color;

    public AbstractShape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw();
}

最后，创建具体的抽象部分类。这些类将扩展抽象部分的接口或抽象类，并实现具体的操作。例如：

public class Circle extends AbstractShape {
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("Drawing a circle. ");
        color.fill();
    }
}

public class Rectangle extends AbstractShape {
    public Rectangle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("Drawing a rectangle. ");
        color.fill();
    }
}

现在，可以使用桥接模式来创建抽象部分和实现部分之间的桥接：

// 创建实现部分的对象
Color red = new Red();
Color blue = new Blue();

// 创建抽象部分的对象并进行桥接
Shape redCircle = new Circle(red);
Shape blueRectangle = new Rectangle(blue);

// 调用抽象部分的方法，它会委派给实现部分的对象
redCircle.draw(); // Output: Drawing a circle. Filling with red color
blueRectangle.draw(); // Output: Drawing a rectangle. Filling with blue color