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java桥接模式

基本介绍

  • 桥接模式(Bridge)是指:将实现与抽象放在两个不同的类层次中,使两个层次可以独立改变
  • 是一种结构型的设计模式
  • Bridge模式基于类的最小设计原则,通过使用封装、聚合以及继承等行为让不同的类承担不同的职责。它的主要特点是把抽象(Abstraction)与行为实现(Implementation)分离开来,从而可以保持个部分的独立性以及应对他们的功能扩展

桥接模式类图

  • Client类:桥接模式的调用者
  • Abstarction:维护了Implementor/它的实现类ConcreteImplementorA..二者是聚合的关系Abstarction充当了桥接类
  • RefinedAbstraction是Abstarction的抽象子类,也是扩充的抽象类
  • Implementor:是行为实现类的接口
  • ConcreteImplementorA/B:行为的具体实现类

代码实现

理解桥接模式,重点需要理解如何将抽象化(Abstraction)与实现化(Implementation)脱耦,使得二者可以独立地变化

  • 抽象化:抽象化就是忽略一些信息,把不同的实体当作同样的实体对待。在面向对象中,将对象的共同性质抽取出来形成类的过程即为抽象化的过程。
  • 实现化:针对抽象化给出的具体实现,就是实现化,抽象化与实现化是一对互逆的概念,实现化产生的对象比抽象化更具体,是对抽象化事物的进一步具体化的产物。
  • 脱耦:脱耦就是将抽象化和实现化之间的耦合解脱开,或者说是将它们之间的强关联改换成弱关联,将两个角色之间的继承关系改为关联关系。桥接模式中的所谓脱耦,就是指在一个软件系统的抽象化和实现化之间使用关联关系(组合或者聚合关系)而不是继承关系,从而使两者可以相对独立地变化,这就是桥接模式的用意。
    实现类接口代码:
    public interface Implementor {
    public void operationImpl();
    }
    ConcreteImplementorA和ConcreteImplementorB实现类
    public class ConcreteImplementorA implements Implementor {
    @Override
    public void operationImpl() {
    System.out.println("具体实现A的方法执行");
    }
    }
    public class ConcreteImplementorB implements Implementor {
    @Override
    public void operationImpl() {
    System.out.println("具体实现B的方法执行");
    }
    }
    抽象类代码:
    public abstract class Abstraction {
    protected Implementor impl;
    public void setImpl(Implementor impl)
    {
    this.impl = impl;
    }
    public abstract void operation();
    }
    扩充抽象类代码:
    public class RefinedAbstraction extends Abstraction {
    @Override
    public void operation() {
    //代码
    impl.operationImpl();
    //代码
    }
    }
    客户端调用
    public class Client {

    public static void main(String[] args)
    {
    RefinedAbstraction refinedAbstraction = new RefinedAbstraction();
    ConcreteImplementorA concreteImplementorA = new ConcreteImplementorA();
    refinedAbstraction.setImpl(concreteImplementorA);
    refinedAbstraction.operation();
    }
    }

桥接模式解决问题

桥接模式 这篇文章不错,可以借鉴一下
设想如果要绘制矩形、圆形、椭圆、正方形,我们至少需要4个形状类,但是如果绘制的图形需要具有不同的颜色,如红色、绿色、蓝色等,此时至少有如下两种设计方案:

  • 第一种设计方案是为每一种形状都提供一套各种颜色的版本。
  • 第二种设计方案是根据实际需要对形状和颜色进行组合。 对于有两个变化维度(即两个变化的原因)的系统,采用方案二来进行设计系统中类的个数更少,且系统扩展更为方便。设计方案二即是桥接模式的应用。桥接模式将继承关系转换为关联关系,从而降低了类与类之间的耦合,减少了代码编写量。

模拟画笔

现需要提供大中小3种型号的画笔,能够绘制5种不同颜色,如果使用蜡笔,我们需要准备3*5=15支蜡笔,也就是说必须准备15个具体的蜡笔类。而如果使用毛笔的话,只需要3种型号的画笔,外加5个颜料盒,用3+5=8个类就可以实现15支蜡笔的功能。本实例使用桥接模式来模拟画笔的使用过程。

类图

代码实现

抽象的pen类

public abstract class Pen
{
protected Color color;
public void setColor(Color color)
{
this.color=color;
}
public abstract void draw(String name);
}

三种画笔属于扩充抽象类

//扩充抽象类
public class SmallPen extends Pen
{
public void draw(String name)
{
String penType="小号画笔绘制";
this.color.bepaint(penType,name);
}
}

//扩充抽象类
public class MiddlePen extends Pen
{
public void draw(String name)
{
String penType="中号画笔绘制";
this.color.bepaint(penType,name);
}
}

//扩充抽象类
public class BigPen extends Pen
{
public void draw(String name)
{
String penType="大号画笔绘制";
this.color.bepaint(penType,name);
}
}

color颜色的接口类

//实现类接口
public interface Color
{
void bepaint(String penType,String name);
}

实现五种颜色

//扩充实现类
public class Red implements Color
{
public void bepaint(String penType,String name)
{
System.out.println(penType + "红色的"+ name + ".");
}
}

//扩充实现类
public class Green implements Color
{
public void bepaint(String penType,String name)
{
System.out.println(penType + "绿色的"+ name + ".");
}
}

//扩充实现类
public class Blue implements Color
{
public void bepaint(String penType,String name)
{
System.out.println(penType + "蓝色的"+ name + ".");
}
}

//扩充实现类
public class White implements Color
{
public void bepaint(String penType,String name)
{
System.out.println(penType + "白色的"+ name + ".");
}
}

//扩充实现类
public class Black implements Color
{
public void bepaint(String penType,String name)
{
System.out.println(penType + "黑色的"+ name + ".");
}
}

我们使用配置文件将颜色和画笔进行组合

<?xml version="1.0"?>
<config>
<className>Blue</className>
<className>SmallPen</className>
</config>

最后我们在客户端进行调用实现画笔功能

//使用java反射创建具体的颜色和画笔
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import org.xml.sax.SAXException;
import java.io.*;
public class XMLUtilPen
{
//该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名,并返回一个实例对象
public static Object getBean(String args)
{
try
{
//创建文档对象
DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
Document doc;
doc = builder.parse(new File("configPen.xml"));
NodeList nl=null;
Node classNode=null;
String cName=null;
nl = doc.getElementsByTagName("className");

if(args.equals("color"))
{
//获取包含类名的文本节点
classNode=nl.item(0).getFirstChild();

}
else if(args.equals("pen"))
{
//获取包含类名的文本节点
classNode=nl.item(1).getFirstChild();
}

cName=classNode.getNodeValue();
//通过类名生成实例对象并将其返回
Class c=Class.forName(cName);
Object obj=c.newInstance();
return obj;
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
return null;
}
}
}

//客户端
public class Client
{
public static void main(String a[])
{
Color color;
Pen pen;

color=(Color)XMLUtilPen.getBean("color");
pen=(Pen)XMLUtilPen.getBean("pen");

pen.setColor(color);
pen.draw("鲜花");
}
}

优缺点

优点

  • 分离抽象接口及其实现部分。
  • 桥接模式有时类似于多继承方案,但是多继承方案违背了类的单一职责原则(即一个类只有一个变化的原因),复用性比较差,而且多继承结构中类的个数非常庞大,桥接模式是比多继承方案更好的解决方法。
  • 桥接模式提高了系统的可扩充性,在两个变化维度中任意扩展一个维度,都不需要修改原有系统。
  • 实现细节对客户透明,可以对用户隐藏实现细节。

缺点

  • 桥接模式的引入会增加系统的理解与设计难度,由于聚合关联关系建立在抽象层,要求开发者针对抽象进行设计与编程。
  • 桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度,因此其使用范围具有一定的局限性。
文章作者: zenshin
文章链接: https://zlh.giserhub.com/2020/04/12/DesignPattern/bridge/
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