設計模式之-Bridge-- 橋接模式

Bridge模式也叫橋接模式，是由GoF提出的23種軟件設計模式的一種。Bridge模式在調用方與被調用方之間使用一個起着“橋”作用的類，用來支持類的多方向擴展。

Bridge模式的概念

Bridge模式是構造型的設計模式之一。Bridge模式基於類的最小設計原則，通過使用封裝，聚合以及繼承等行爲來讓不同的類承擔不同的責任。它的主 要特點是把抽象（abstraction）與行爲實現（implementation）分離開來，從而可以保持各部分的獨立性以及應對它們的功能擴展。

 

 

Bridge模式的應用場景

面向對象的程序設計（OOP）裏有類繼承（子類繼承父類）的概念，如果一個類或接口有多個具體實現子類，如果這些子類具有以下特性：
- 存在相對並列的子類屬性。
- 存在概念上的交叉。
- 可變性。
我們就可以用Bridge模式來對其進行抽象與具體，對相關類進行重構。

爲 了容易理解，我們舉例說明一下，比如汽車類（Car），假設有2個子類，卡車類（Truck）與公交車類（Bus），它們有[設置引擎]這個動作行爲，通 過不同引擎規格的設置，可以將它們設置爲比如爲1500cc（Car1500），和2000cc（Car2000）的車。
這樣，不管是1500cc的卡車還是2000cc的卡車，抑或是1500cc的公交車還是2000cc的公交車，它們都可以是汽車類的子類，而且：
- 存在相對並列的子類屬性。汽車的種類，與汽車引擎規格是汽車的2個並列的屬性，沒有概念上的重複。
- 存在概念上的交叉。不管是卡車還是公交車，都有1500cc與2000cc引擎規格的車。
- 可變性。除了卡車，公交車之外，可能還有救火車；除了有1500cc與2000cc引擎規格的車之外，還可能有2500cc的車等等。

這樣一來，我們怎麼來設計汽車類呢？
1，方法一：通過繼承設計所有可能存在的子類。可能我們會想到下面的這種繼承關係：
汽車總類：Car
汽車子類 - 按種類分類：Bus，Truck
汽車子類 - 按引擎分類：Bus1500，Bus2000，Truck1500，Truck2000
這樣設置引擎這個動作就由各個子類加以實現。

但如果以後需要增加一種救火車（FireCar），以及增加一個引擎規格2500cc，需要實現的子類將會有：
Bus1500，Bus2000，Bus2500，Truck1500，Truck2000，Truck2500，FireCar1500，FireCar2000，FireCar2500
多達9個。
也就是說，這種設計方法，子類數目將隨幾何級數增長。
而且，Bus1500，Truck1500的引擎規格相同，它們的引擎設置動作應該是一樣的，但現在把它們分成不同的子類，難以避免執行重複的動作行爲。


2，方法二：分別爲Bus以及Truck實現設置不同引擎的方法
汽車總類：Car
汽車子類：Bus，Truck

然後在Bus類裏分別提供1500cc以及2000cc引擎的設置方法：
Bus extends Car {
    public setEngine1500cc();
    public setEngine2000cc();
}

在Truck類裏也分別提供1500cc以及2000cc引擎的設置方法：
Truck extends Car {
    public setEngine1500cc();
    public setEngine2000cc();
}

這種情況，子類的數量是被控制了。但一方面，如果每增加一種引擎規格，需要修改所有的汽車子類；另一方面，即使引擎的設置行爲一樣，但是不同的汽車子類卻需要提供完全一樣的方法。

在實際的應用開發中，以上2種方法都會造成遷一發而動全身，而且會存在大量的重複代碼。

Bridge模式可以很好的解決這類問題。
我們先看看Bridge模式的類圖描述：

[圖：出自wikipedia.org]

Client
    Bridge模式的使用者
Abstraction
    抽象類接口（接口或抽象類）
    維護對行爲實現（Implementor）的引用
Refined Abstraction
    Abstraction子類
Implementor
    行爲實現類接口 (Abstraction接口定義了基於Implementor接口的更高層次的操作)
ConcreteImplementor
    Implementor子類

Bridge模式的應用範例

我們來看看怎麼應用Bridge模式來設計汽車類。

抽象 - Abstraction類：汽車類及其子類：
Car：汽車總類
Truck：汽車子類 - 卡車類。
Bus：汽車子類 - 公交車類。

行爲實現 - Implementor：汽車引擎設置的行爲類及子類
SetCarEngine：汽車引擎的設置接口
SetCarEngine1500cc：設置1500cc引擎
SetCarEngine2000cc：設置2000cc引擎

Client類：使用Bridge模式
Client：測試

代碼：

//測試
public
 
class
 Client {

    public
 
static
 
void
 main(String[] args) {
        SetCarEngine carEngine1500cc = new
 SetCarEngine1500cc();
        SetCarEngine carEngine2000cc = new
 SetCarEngine2000cc();

        Car truck1500cc = new
 Truck(carEngine1500cc);
        Car truck2000cc = new
 Truck(carEngine2000cc);

        truck1500cc.setEngine();
        truck2000cc.setEngine();

        Car bus1500cc = new
 Bus(carEngine1500cc);
        Car bus2000cc = new
 Bus(carEngine2000cc);

        bus1500cc.setEngine();
        bus2000cc.setEngine();
    }

}


/** "Abstraction" */
//汽車類的抽象
abstract
 
class
 Car {
    SetCarEngine setCarEngine;

    public
 
abstract
 
void
 setEngine();
}

/** Refined Abstraction */
//Abstraction子類：這裏爲汽車抽象類的子類
class
 Truck 
extends
 Car {
    public
 Truck(SetCarEngine setCarEngine) {
        this
.setCarEngine = setCarEngine;
    }

    public
 
void
 setEngine() {
        System.out.print("Set Truck Engine: "
);

        setCarEngine.setEngine();
    }
}

class
 Bus 
extends
 Car {
    public
 Bus(SetCarEngine setCarEngine) {
        this
.setCarEngine = setCarEngine;
    }

    public
 
void
 setEngine() {
        System.out.print("Set Bus Engine: "
);
        setCarEngine.setEngine();
    }
}


/** "Implementor" */
//汽車類的行爲實現
interface
 SetCarEngine {
    public
 
void
 setEngine();
}

/** ConcreteImplementor */
//行爲實現子類
class
 SetCarEngine1500cc 
implements
 SetCarEngine {
    public
 
void
 setEngine() {
        System.out.println("1500cc"
);
    }
}

class
 SetCarEngine2000cc 
implements
 SetCarEngine {
    public
 
void
 setEngine() {
        System.out.println("2000cc"
);
    }
}

//測試
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        SetCarEngine carEngine1500cc = new SetCarEngine1500cc();
        SetCarEngine carEngine2000cc = new SetCarEngine2000cc();
        
        Car truck1500cc = new Truck(carEngine1500cc);
        Car truck2000cc = new Truck(carEngine2000cc);
        
        truck1500cc.setEngine();
        truck2000cc.setEngine();
        
        Car bus1500cc = new Bus(carEngine1500cc);
        Car bus2000cc = new Bus(carEngine2000cc);
        
        bus1500cc.setEngine();
        bus2000cc.setEngine();
    }

}


/** "Abstraction" */
//汽車類的抽象
abstract class Car {
    SetCarEngine setCarEngine;
    
    public abstract void setEngine();
}

/** Refined Abstraction */
//Abstraction子類：這裏爲汽車抽象類的子類
class Truck extends Car {
    public Truck(SetCarEngine setCarEngine) {
        this.setCarEngine = setCarEngine;
    }
    
    public void setEngine() {
        System.out.print("Set Truck Engine: ");
        
        setCarEngine.setEngine();
    }
}

class Bus extends Car {
    public Bus(SetCarEngine setCarEngine) {
        this.setCarEngine = setCarEngine;
    }
    
    public void setEngine() {
        System.out.print("Set Bus Engine: ");
        setCarEngine.setEngine();
    }
}


/** "Implementor" */
//汽車類的行爲實現
interface SetCarEngine {
    public void setEngine();
}

/** ConcreteImplementor */
//行爲實現子類
class SetCarEngine1500cc implements SetCarEngine {
    public void setEngine() {
        System.out.println("1500cc");
    }
}

class SetCarEngine2000cc implements SetCarEngine {
    public void setEngine() {
        System.out.println("2000cc");
    }
}

執行Client，輸出結果：
C:/Bridge>javac *.java
C:/Bridge>java Client
Set Truck Engine: 1500cc
Set Truck Engine: 2000cc
Set Bus Engine: 1500cc
Set Bus Engine: 2000cc
C:/Bridge>