bridge 模式的一个例子

本文介绍设计模式中的桥接(Bridge)模式的概念,用法,以及实际应用中怎么样使用桥接模式进行开发。

Bridge模式的概念

Bridge模式是构造型的设计模式之一。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来让不同的类承担不同的责任。它的主要特点是把抽象(abstraction)与行为实现(implementation)分离开来,从而可以保持各部分的独立性以及应对它们的功能扩展。

Bridge模式的应用场景

面向对象的程序设计(OOP)里有类继承(子类继承父类)的概念,如果一个类或接口有多个具体实现子类,如果这些子类具有以下特性:
– 存在相对并列的子类属性。
– 存在概念上的交叉。
– 可变性。
我们就可以用Bridge模式来对其进行抽象与具体,对相关类进行重构。

为了容易理解,我们举例说明一下,比如汽车类(Car),假设有2个子类,卡车类(Truck)与公交车类(Bus),它们有[设置引擎]这个动作行为,通过不同引擎规格的设置,可以将它们设置为比如为1500cc(Car1500),和2000cc(Car2000)的车。
这样,不管是1500cc的卡车还是2000cc的卡车,抑或是1500cc的公交车还是2000cc的公交车,它们都可以是汽车类的子类,而且:
– 存在相对并列的子类属性。汽车的种类,与汽车引擎规格是汽车的2个并列的属性,没有概念上的重复。
– 存在概念上的交叉。不管是卡车还是公交车,都有1500cc与2000cc引擎规格的车。
– 可变性。除了卡车,公交车之外,可能还有救火车;除了有1500cc与2000cc引擎规格的车之外,还可能有2500cc的车等等。

这样一来,我们怎么来设计汽车类呢?
1,方法一:通过继承设计所有可能存在的子类。可能我们会想到下面的这种继承关系:
汽车总类:Car
汽车子类 – 按种类分类:Bus,Truck
汽车子类 – 按引擎分类:Bus1500,Bus2000,Truck1500,Truck2000
这样设置引擎这个动作就由各个子类加以实现。

但如果以后需要增加一种救火车(FireCar),以及增加一个引擎规格2500cc,需要实现的子类将会有:
Bus1500,Bus2000,Bus2500,Truck1500,Truck2000,Truck2500,FireCar1500,FireCar2000,FireCar2500
多达9个。
也就是说,这种设计方法,子类数目将随几何级数增长。
而且,Bus1500,Truck1500的引擎规格相同,它们的引擎设置动作应该是一样的,但现在把它们分成不同的子类,难以避免执行重复的动作行为。

2,方法二:分别为Bus以及Truck实现设置不同引擎的方法
汽车总类:Car
汽车子类:Bus,Truck

然后在Bus类里分别提供1500cc以及2000cc引擎的设置方法:
Bus extends Car {
    public setEngine1500cc();
    public setEngine2000cc();
}

在Truck类里也分别提供1500cc以及2000cc引擎的设置方法:
Truck extends Car {
    public setEngine1500cc();
    public setEngine2000cc();
}

这种情况,子类的数量是被控制了。但一方面,如果每增加一种引擎规格,需要修改所有的汽车子类;另一方面,即使引擎的设置行为一样,但是不同的汽车子类却需要提供完全一样的方法。

在实际的应用开发中,以上2种方法都会造成迁一发而动全身,而且会存在大量的重复代码。

Bridge模式可以很好的解决这类问题。
我们先看看Bridge模式的类图描述:
Bridge模式
[图:出自wikipedia.org]

Client
    Bridge模式的使用者
Abstraction
    抽象类接口(接口或抽象类)
    维护对行为实现(Implementor)的引用
Refined Abstraction
    Abstraction子类
Implementor
    行为实现类接口 (Abstraction接口定义了基于Implementor接口的更高层次的操作)
ConcreteImplementor
    Implementor子类

Bridge模式的应用范例

我们来看看怎么应用Bridge模式来设计汽车类。

抽象 – Abstraction类:汽车类及其子类:
Car:汽车总类
Truck:汽车子类 – 卡车类。
Bus:汽车子类 – 公交车类。

行为实现 – Implementor:汽车引擎设置的行为类及子类
SetCarEngine:汽车引擎的设置接口
SetCarEngine1500cc:设置1500cc引擎
SetCarEngine2000cc:设置2000cc引擎

Client类:使用Bridge模式
Client:测试

代码:

  1. //测试   
  2. public class Client {   
  3.   
  4.     public static void main(String[] args) {   
  5.         SetCarEngine carEngine1500cc = new SetCarEngine1500cc();   
  6.         SetCarEngine carEngine2000cc = new SetCarEngine2000cc();   
  7.            
  8.         Car truck1500cc = new Truck(carEngine1500cc);   
  9.         Car truck2000cc = new Truck(carEngine2000cc);   
  10.            
  11.         truck1500cc.setEngine();   
  12.         truck2000cc.setEngine();   
  13.            
  14.         Car bus1500cc = new Bus(carEngine1500cc);   
  15.         Car bus2000cc = new Bus(carEngine2000cc);   
  16.            
  17.         bus1500cc.setEngine();   
  18.         bus2000cc.setEngine();   
  19.     }   
  20.   
  21. }   
  22.   
  23.   
  24.   
  25. //汽车类的抽象   
  26. abstract class Car {   
  27.     SetCarEngine setCarEngine;   
  28.        
  29.     public abstract void setEngine();   
  30. }   
  31.   
  32.   
  33. //Abstraction子类:这里为汽车抽象类的子类   
  34. class Truck extends Car {   
  35.     public Truck(SetCarEngine setCarEngine) {   
  36.         this.setCarEngine = setCarEngine;   
  37.     }   
  38.        
  39.     public void setEngine() {   
  40.         System.out.print(“Set Truck Engine: “);   
  41.            
  42.         setCarEngine.setEngine();   
  43.     }   
  44. }   
  45.   
  46. class Bus extends Car {   
  47.     public Bus(SetCarEngine setCarEngine) {   
  48.         this.setCarEngine = setCarEngine;   
  49.     }   
  50.        
  51.     public void setEngine() {   
  52.         System.out.print(“Set Bus Engine: “);   
  53.         setCarEngine.setEngine();   
  54.     }   
  55. }   
  56.   
  57.   
  58.   
  59. //汽车类的行为实现   
  60. interface SetCarEngine {   
  61.     public void setEngine();   
  62. }   
  63.   
  64.   
  65. //行为实现子类   
  66. class SetCarEngine1500cc implements SetCarEngine {   
  67.     public void setEngine() {   
  68.         System.out.println(“1500cc”);   
  69.     }   
  70. }   
  71.   
  72. class SetCarEngine2000cc implements SetCarEngine {   
  73.     public void setEngine() {   
  74.         System.out.println(“2000cc”);   
  75.     }   
  76. }  
//测试 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();     } } //汽车类的抽象 abstract class Car {     SetCarEngine setCarEngine;          public abstract void setEngine(); } //Abstraction子类:这里为汽车抽象类的子类 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();     } } //汽车类的行为实现 interface SetCarEngine {     public void setEngine(); } //行为实现子类 class SetCarEngine1500cc implements SetCarEngine {     public void setEngine() {         System.out.println("1500cc");     } } class SetCarEngine2000cc implements SetCarEngine {     public void setEngine() {         System.out.println("2000cc");     } }

执行Client,输出结果:

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>
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