21、桥接模式（Bridge Pattern）

1. 桥接模式

1.1 简介

Bridge 模式将抽象和行为划分开，各自可以独立地变化，但又能动态的结合。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。

将抽象部分与它的实现部分分离，使他们都可以独立地变化。“将抽象部分与它的实现部分分离”指实现系统可能有多个角度分类，每一种分类都可能变化，那么就把这种多角度分离出来让它们独立变化，减少它们之间的耦合。

1.2 诞生背景

如果有一个需求，需要创建不同的图形，并且每个图形都有可能会有不同的颜色。我们可以利用继承的方式来设计类的关系：

图形继承实现.png

我们发现继承会衍生出很多的类，假如我们再增加一个形状或再增加一种颜色，就需要创建更多的类。

试想，在一个有多种可能会变化的维度的系统中，用继承方式会造成类爆炸，扩展起来不灵活。每次在一个维度上新增一个具体实现都要增加多个子类。为了更加灵活的设计系统，我们此时可以考虑使用桥接模式。

1.3 桥接模式结构

桥接模式uml：

桥接模式uml.png

桥接模式角色：

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。

2. 示例

使用桥接模式时，我们把抽象共同部分和行为共同部分各自独立开来，原来是准备放在一个接口里，现在需要设计两个接口：抽象接口和行为接口，分别放置抽象和行为。

以一杯咖啡为例，子类实现类为四个：中杯加奶、大杯加奶、中杯不加奶、大杯不加奶。上面四个子类中有概念重叠，可从另外一个角度进行考虑，这四个类实际是两个角色的组合：抽象和行为，其中抽象为：中杯和大杯；行为为：加奶不加奶（如加橙汁加苹果汁）。

实现四个子类在抽象和行为之间发生了固定的绑定关系，如果以后动态增加加葡萄汁的行为，就必须再增加两个类：中杯加葡萄汁和大杯加葡萄汁。显然混乱,扩展性极差。那我们从分离抽象和行为的角度，使用Bridge模式来实现。

行为部分：
是否加奶或其他配料的行为接口,CoffeeImp：

public interface CoffeeImp
{
　　 public void pourCoffeeImp();
}

加奶MilkCoffeeImp：

public class MilkCoffeeImp implements CoffeeImp
{
　　 public void pourCoffeeImp()
　　 {
　　　　 System.out.println("加了美味的牛奶");
　　 }
}

不加奶FragrantCoffeeImp：

public class FragrantCoffeeImp implements CoffeeImp
{
　　 public void pourCoffeeImp()
　　 {
　　　　 System.out.println("什么也没加,清香");
　　 }
}

对象抽象部分：
咖啡大小杯型号抽象Coffee：

public abstract class Coffee
{
　　 CoffeeImp coffeeImp;
　　 public void setCoffeeImp(CoffeeImp coffeeImp) {
　　　　 this.CoffeeImp = coffeeImp;
　　 }

　　public CoffeeImp getCoffeeImp() {return this.CoffeeImp;}
　　 public abstract void pourCoffee();
}

中杯咖啡MediumCoffee：

public class MediumCoffee extends Coffee
{
　　 public MediumCoffee() {setCoffeeImp();}
　　 public void pourCoffee()
　　 {
　　　　 CoffeeImp coffeeImp = this.getCoffeeImp();
　　　　 //我们以重复次数来说明是冲中杯还是大杯 ,重复2次是中杯
　　　　 for (int i = 0; i < 2; i++)
　　　　 {
　　　　　　coffeeImp.pourCoffeeImp();
　　　　}　　
　　 }
}

大杯咖啡SuperSizeCoffee：

public class SuperSizeCoffee extends Coffee
{
　　 public SuperSizeCoffee() {setCoffeeImp();}
　　 public void pourCoffee()
　　 {
　　　　 CoffeeImp coffeeImp = this.getCoffeeImp();
　　　　 //我们以重复次数来说明是冲中杯还是大杯 ,重复5次是大杯
　　　　 for (int i = 0; i < 5; i++)
　　　　 {
　　　　　　coffeeImp.pourCoffeeImp();
　　　　}　　
　　 }
}

调用示例：

    public static void main(String[] args) {  
        // 大杯加奶咖啡
        CoffeeImp milk = new MilkCoffeeImp();
        Coffee superSizeCoffee = new SuperSizeCoffee(milk);
        superSizeCoffee.pourCoffee;
    }

3. 总结

桥接模式是设计Java虚拟机和实现JDBC等驱动程序的核心模式之一，应用较为广泛。在软件开发中如果一个类或一个系统有多个变化维度时，都可以尝试使用桥接模式对其进行设计。桥接模式为多维度变化的系统提供了一套完整的解决方案，并且降低了系统的复杂度。

桥接模式优点：

分离抽象接口及其实现部分。桥接模式使用“对象间的关联关系”解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。所谓抽象和实现沿着各自维度的变化，也就是说抽象和实现不再在同一个继承层次结构中，而是“子类化”它们，使它们各自都具有自己的子类，以便任何组合子类，从而获得多维度组合对象。
在很多情况下，桥接模式可以取代多层继承方案，多层继承方案违背了“单一职责原则”，复用性较差，且类的个数非常多，桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法，它极大减少了子类的个数。
桥接模式提高了系统的可扩展性，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，符合“开闭原则”。

桥接模式缺点：

桥接模式的使用会增加系统的理解与设计难度，由于关联关系建立在抽象层，要求开发者一开始就针对抽象层进行设计与编程。
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，如何正确识别两个独立维度也需要一定的经验积累。

桥接模式适用场景：

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。