2. 橋接模式

2.1. 模式動機

設(shè)想如果要繪制矩形、圓形、橢圓、正方形，我們至少需要4個形狀類，但是如果繪制的圖形需要具有不同的顏色，如紅色、綠色、藍(lán)色等，此時至少有如下兩種設(shè)計方案：

• 第一種設(shè)計方案是為每一種形狀都提供一套各種顏色的版本。

• 第二種設(shè)計方案是根據(jù)實際需要對形狀和顏色進行組合

對于有兩個變化維度（即兩個變化的原因）的系統(tǒng)，采用方案二來進行設(shè)計系統(tǒng)中類的個數(shù)更少，且系統(tǒng)擴展更為方便。設(shè)計方案二即是橋接模式的應(yīng)用。橋接模式將繼承關(guān)系轉(zhuǎn)換為關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而降低了類與類之間的耦合，減少了代碼編寫量。

2.2. 模式定義

橋接模式(Bridge Pattern)：將抽象部分與它的實現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨立地變化。它是一種對象結(jié)構(gòu)型模式，又稱為柄體(Handle and Body)模式或接口(Interface)模式。

2.3. 模式結(jié)構(gòu)

橋接模式包含如下角色：

• Abstraction：抽象類

• RefinedAbstraction：擴充抽象類

• Implementor：實現(xiàn)類接口

• ConcreteImplementor：具體實現(xiàn)類

2.4. 時序圖

2.5. 代碼分析

#include <iostream>
#include "ConcreteImplementorA.h"
#include "ConcreteImplementorB.h"
#include "RefinedAbstraction.h"
#include "Abstraction.h"

using namespace std;

int main(int argc, char *argv[])
{
    
    Implementor * pImp = new ConcreteImplementorA();
    Abstraction * pa = new RefinedAbstraction(pImp);
    pa->operation();
    
    Abstraction * pb = new RefinedAbstraction(new ConcreteImplementorB());
    pb->operation();        
    
    delete pa;
    delete pb;
    
    return 0;
}

///
//  RefinedAbstraction.h
//  Implementation of the Class RefinedAbstraction
//  Created on:      03-十月-2014 18:12:43
//  Original author: colin
///

#if !defined(EA_4BA5BE7C_DED5_4236_8362_F2988921CFA7__INCLUDED_)
#define EA_4BA5BE7C_DED5_4236_8362_F2988921CFA7__INCLUDED_

#include "Abstraction.h"

class RefinedAbstraction : public Abstraction
{

public:
    RefinedAbstraction();
    RefinedAbstraction(Implementor* imp);
    virtual ~RefinedAbstraction();

    virtual void operation();

};
#endif // !defined(EA_4BA5BE7C_DED5_4236_8362_F2988921CFA7__INCLUDED_)

///
//  RefinedAbstraction.cpp
//  Implementation of the Class RefinedAbstraction
//  Created on:      03-十月-2014 18:12:43
//  Original author: colin
///

#include "RefinedAbstraction.h"
#include <iostream>
using namespace std;


RefinedAbstraction::RefinedAbstraction(){

}

RefinedAbstraction::RefinedAbstraction(Implementor* imp)
    :Abstraction(imp)
{
}

RefinedAbstraction::~RefinedAbstraction(){

}

void RefinedAbstraction::operation(){
    cout << "do something else ,and then " << endl;
    m_pImp->operationImp();
}

運行結(jié)果：

2.6. 模式分析

理解橋接模式，重點需要理解如何將抽象化(Abstraction)與實現(xiàn)化(Implementation)脫耦，使得二者可以獨立地變化。

• 抽象化：抽象化就是忽略一些信息，把不同的實體當(dāng)作同樣的實體對待。在面向?qū)ο笾?，將對象的共同性質(zhì)抽取出來形成類的過程即為抽象化的過程。

• 實現(xiàn)化：針對抽象化給出的具體實現(xiàn)，就是實現(xiàn)化，抽象化與實現(xiàn)化是一對互逆的概念，實現(xiàn)化產(chǎn)生的對象比抽象化更具體，是對抽象化事物的進一步具體化的產(chǎn)物。

• 脫耦：脫耦就是將抽象化和實現(xiàn)化之間的耦合解脫開，或者說是將它們之間的強關(guān)聯(lián)改換成弱關(guān)聯(lián)，將兩個角色之間的繼承關(guān)系改為關(guān)聯(lián)關(guān)系。橋接模式中的所謂脫耦，就是指在一個軟件系統(tǒng)的抽象化和實現(xiàn)化之間使用關(guān)聯(lián)關(guān)系（組合或者聚合關(guān)系）而不是繼承關(guān)系，從而使兩者可以相對獨立地變化，這就是橋接模式的用意。

2.7. 實例

如果需要開發(fā)一個跨平臺視頻播放器，可以在不同操作系統(tǒng)平臺（如Windows、Linux、Unix等）上播放多種格式的視頻文件，常見的視頻格式包括MPEG、RMVB、AVI、WMV等?，F(xiàn)使用橋接模式設(shè)計該播放器。

2.8. 優(yōu)點

橋接模式的優(yōu)點:

• 分離抽象接口及其實現(xiàn)部分。

• 橋接模式有時類似于多繼承方案，但是多繼承方案違背了類的單一職責(zé)原則（即一個類只有一個變化的原因），復(fù)用性比較差，而且多繼承結(jié)構(gòu)中類的個數(shù)非常龐大，橋接模式是比多繼承方案更好的解決方法。

• 橋接模式提高了系統(tǒng)的可擴充性，在兩個變化維度中任意擴展一個維度，都不需要修改原有系統(tǒng)。

• 實現(xiàn)細(xì)節(jié)對客戶透明，可以對用戶隱藏實現(xiàn)細(xì)節(jié)。

2.9. 缺點

橋接模式的缺點:

• 橋接模式的引入會增加系統(tǒng)的理解與設(shè)計難度，由于聚合關(guān)聯(lián)關(guān)系建立在抽象層，要求開發(fā)者針對抽象進行設(shè)計與編程。

• 橋接模式要求正確識別出系統(tǒng)中兩個獨立變化的維度，因此其使用范圍具有一定的局限性。

2.10. 適用環(huán)境

在以下情況下可以使用橋接模式：

• 如果一個系統(tǒng)需要在構(gòu)件的抽象化角色和具體化角色之間增加更多的靈活性，避免在兩個層次之間建立靜態(tài)的繼承聯(lián)系，通過橋接模式可以使它們在抽象層建立一個關(guān)聯(lián)關(guān)系。

• 抽象化角色和實現(xiàn)化角色可以以繼承的方式獨立擴展而互不影響，在程序運行時可以動態(tài)將一個抽象化子類的對象和一個實現(xiàn)化子類的對象進行組合，即系統(tǒng)需要對抽象化角色和實現(xiàn)化角色進行動態(tài)耦合。

• 一個類存在兩個獨立變化的維度，且這兩個維度都需要進行擴展。

• 雖然在系統(tǒng)中使用繼承是沒有問題的，但是由于抽象化角色和具體化角色需要獨立變化，設(shè)計要求需要獨立管理這兩者。

• 對于那些不希望使用繼承或因為多層次繼承導(dǎo)致系統(tǒng)類的個數(shù)急劇增加的系統(tǒng)，橋接模式尤為適用。

2.11. 模式應(yīng)用

一個Java桌面軟件總是帶有所在操作系統(tǒng)的視感(LookAndFeel)，如果一個Java軟件是在Unix系統(tǒng)上開發(fā)的，那么開發(fā)人員看到的是Motif用戶界面的視感；在Windows上面使用這個系統(tǒng)的用戶看到的是Windows用戶界面的視感；而一個在Macintosh上面使用的用戶看到的則是Macintosh用戶界面的視感，Java語言是通過所謂的Peer架構(gòu)做到這一點的。Java為AWT中的每一個GUI構(gòu)件都提供了一個Peer構(gòu)件，在AWT中的Peer架構(gòu)就使用了橋接模式

2.12. 模式擴展

適配器模式與橋接模式的聯(lián)用:

• 橋接模式和適配器模式用于設(shè)計的不同階段，橋接模式用于系統(tǒng)的初步設(shè)計，對于存在兩個獨立變化維度的類可以將其分為抽象化和實現(xiàn)化兩個角色，使它們可以分別進行變化；而在初步設(shè)計完成之后，當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)與已有類無法協(xié)同工作時，可以采用適配器模式。但有時候在設(shè)計初期也需要考慮適配器模式，特別是那些涉及到大量第三方應(yīng)用接口的情況。

2.13. 總結(jié)

• 橋接模式將抽象部分與它的實現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨立地變化。它是一種對象結(jié)構(gòu)型模式，又稱為柄體(Handle and Body)模式或接口(Interface)模式。

• 橋接模式包含如下四個角色：抽象類中定義了一個實現(xiàn)類接口類型的對象并可以維護該對象；擴充抽象類擴充由抽象類定義的接口，它實現(xiàn)了在抽象類中定義的抽象業(yè)務(wù)方法，在擴充抽象類中可以調(diào)用在實現(xiàn)類接口中定義的業(yè)務(wù)方法；實現(xiàn)類接口定義了實現(xiàn)類的接口，實現(xiàn)類接口僅提供基本操作，而抽象類定義的接口可能會做更多更復(fù)雜的操作；具體實現(xiàn)類實現(xiàn)了實現(xiàn)類接口并且具體實現(xiàn)它，在不同的具體實現(xiàn)類中提供基本操作的不同實現(xiàn)，在程序運行時，具體實現(xiàn)類對象將替換其父類對象，提供給客戶端具體的業(yè)務(wù)操作方法。

• 在橋接模式中，抽象化(Abstraction)與實現(xiàn)化(Implementation)脫耦，它們可以沿著各自的維度獨立變化。

• 橋接模式的主要優(yōu)點是分離抽象接口及其實現(xiàn)部分，是比多繼承方案更好的解決方法，橋接模式還提高了系統(tǒng)的可擴充性，在兩個變化維度中任意擴展一個維度，都不需要修改原有系統(tǒng)，實現(xiàn)細(xì)節(jié)對客戶透明，可以對用戶隱藏實現(xiàn)細(xì)節(jié)；其主要缺點是增加系統(tǒng)的理解與設(shè)計難度，且識別出系統(tǒng)中兩個獨立變化的維度并不是一件容易的事情。

• 橋接模式適用情況包括：需要在構(gòu)件的抽象化角色和具體化角色之間增加更多的靈活性，避免在兩個層次之間建立靜態(tài)的繼承聯(lián)系；抽象化角色和實現(xiàn)化角色可以以繼承的方式獨立擴展而互不影響；一個類存在兩個獨立變化的維度，且這兩個維度都需要進行擴展；設(shè)計要求需要獨立管理抽象化角色和具體化角色；不希望使用繼承或因為多層次繼承導(dǎo)致系統(tǒng)類的個數(shù)急劇增加的系統(tǒng)。

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