[设计模式Java实现附plantuml源码~结构型]处理多维度变化——桥接模式

简介: [设计模式Java实现附plantuml源码~结构型]处理多维度变化——桥接模式

前言:

为什么之前写过Golang 版的设计模式,还在重新写Java 版?

答:因为对于我而言,当然也希望对正在学习的大伙有帮助。Java作为一门纯面向对象的语言,更适合用于学习设计模式。

为什么类图要附上uml

因为很多人学习有做笔记的习惯,如果单纯的只是放一张图片,那么学习者也只能复制一张图片,可复用性较低,附上uml,方便有新理解时,快速出新图。

处理多维度变化——桥接模式

桥接模式是一种很实用的结构型设计模式。如果软件系统中某个类存在两个独立变化的维度,通过该模式可以将这两个维度分离出来,使两者可以独立扩展,让系统更加符合单一职责原则。与多层继承方案不同,它将两个独立变化的维度设计为两个独立的继承等级结构,并且在抽象层建立一个抽象关联,该关联关系类似一条连接两个独立继承结构的桥,故名桥接模式。

桥接模式用一种巧妙的方式处理多层继承存在的问题。桥接模式采用抽象关联取代了传统的多层继承,将类之间的静态继承关系转换为动态的对象组合关系,使得系统更加灵活,并易于扩展,同时有效控制了系统中类的个数。

桥接模式定义如下:桥接模式(Bridge Pattern):将抽象部分与其实现部分分离,使它们都可以独立地变化。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。

@startuml

class Client{}

abstract class Abstraction {
# Implementot impl
+ operation()
}
note left of Abstraction::operation 
impl.operationImpl()
end note

class RefinedAbstraction extends Abstraction {
+ operation()
}

interface Implementor {
+ opetionImpl()
}

class ConcreteImplementorA implements Implementor {
+ opetionImpl()
}

class ConcreteImplementorB implements Implementor {
+ opetionImpl()
}

Client -down->Abstraction 
Abstraction *-right-> Implementor: impl

@end

由图可以看出,在桥接模式结构图中包含以下4个角色。

(1)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。抽象类与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。(

2)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。扩充抽象类实现了在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。

(3)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。

(4)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。

简单实现

package struct;

public class BrideDemo {
    // Client class
    public static class Client {
    }

    // Abstraction class
    public static abstract class Abstraction {
        protected final Implementor impl;

        public Abstraction(Implementor impl) {
            this.impl = impl;
        }

        public String operation() {
            return impl.operationImpl();
        }
    }
    // Implementor abstract class
    public interface Implementor {
        String operationImpl();
    }

    // RefinedAbstraction class
    public static class RefinedAbstraction extends Abstraction {
        public RefinedAbstraction(Implementor impl) {
            super(impl);
        }

        @Override
        public String operation() {
            return impl.operationImpl();
        }
    }


    // ConcreteImplementorA class
    public static class ConcreteImplementorA implements Implementor {
        @Override
        public String operationImpl() {
            return "ConcreteImplementorA implementation";
        }
    }

    // ConcreteImplementorB class
    public static class ConcreteImplementorB implements Implementor {
        @Override
        public String operationImpl() {
            return "ConcreteImplementorB implementation";
        }
    }

    // Client using RefinedAbstraction with ConcreteImplementorA

    public static void main(String[] args) {
        Abstraction abstraction = new RefinedAbstraction(new ConcreteImplementorA());
        System.out.println(abstraction.operation());  // Output: ConcreteImplementorA implementation
        Abstraction abstraction1 = new RefinedAbstraction(new ConcreteImplementorB());
        System.out.println(abstraction1.operation());  // Output: ConcreteImplementorB implementation
    }

}

桥接模式总结

桥接模式的主要优点如下:

(1)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(即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,以便任意组合子类,从而获得多维度组合对象)。

(2)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,它极大地减少了子类的个数。

(3)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。

桥接模式的主要缺点如下:

(1)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。

(2)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。

适用场景

在以下情况下可以考虑使用桥接模式:

(1)如果一个系统需要在抽象类和具体类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。

(2)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地将一个抽象类子类的对象和一个实现类子类的对象进行组合,即系统需要对抽象类角色和实现类角色进行动态耦合。

(3)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。

(4)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。


🚀 作者简介:作为某云服务提供商的后端开发人员,我将在这里与大家简要分享一些实用的开发小技巧。在我的职业生涯中积累了丰富的经验,希望能通过这个博客与大家交流、学习和成长。技术栈:Java、Golang、PHP、Python、Vue、React

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