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[導讀]橋接模式(Bridge Pattern)是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。

橋接模式(Bridge Pattern)是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。

1

模式結(jié)構(gòu)

UML 結(jié)構(gòu)圖:




  • Abstraction(抽象類):用于定義抽象類的接口,并且維護一個指向 Implementor 實現(xiàn)類的指針。它與 Implementor 之間具有關聯(lián)關系。

  • RefinedAbstraction(擴充抽象類):擴充由 Abstraction 定義的接口,在 RefinedAbstraction 中可以調(diào)用在 Implementor 中定義的業(yè)務方法。

  • Implementor(實現(xiàn)類接口):定義實現(xiàn)類的接口,這個接口不一定要與 Abstraction 的接口完全一致,事實上這兩個接口可以完全不同。

  • ConcreteImplementor(具體實現(xiàn)類):實現(xiàn)了 Implementor 定義的接口,在不同的 ConcreteImplementor 中提供基本操作的不同實現(xiàn)。在程序運行時,ConcreteImplementor 對象將替換其父類對象,提供給 Abstraction 具體的業(yè)務操作方法。

2

優(yōu)缺點


優(yōu)點:

  • 分離抽象和實現(xiàn)部分。橋接模式使用“對象間的關聯(lián)關系”解耦了抽象和實現(xiàn)之間固有的綁定關系,使得抽象和實現(xiàn)可以沿著各自的維度來變化。即抽象和實現(xiàn)不再在同一個繼承層次結(jié)構(gòu)中,而是“子類化”它們,使它們各自都具有自己的子類,以便可以進行任意組合,從而獲得多維度的組合對象。

  • 在很多情況下,橋接模式可以取代多層繼承方案。多層繼承違背了“單一職責原則”,復用性較差,且類的個數(shù)非常多。所以相比起來,橋接模式更好,它極大地減少了子類的個數(shù)。

  • 提高了系統(tǒng)的可擴展性,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),符合“開閉原則”。

缺點:

  • 增加了系統(tǒng)的理解與設計難度,由于關聯(lián)關系建立在抽象層,要求開發(fā)者一開始就針對抽象層進行設計與編程。

  • 需要能正確識別出系統(tǒng)中兩個獨立變化的維度,因此使用范圍具有一定的局限性,如何正確識別兩個獨立維度也需要一定的經(jīng)驗積累。

3

適用場景

  • 如果一個系統(tǒng)需要在抽象化和具體化之間增加更多的靈活性,避免在兩個層次之間建立靜態(tài)的繼承關系,通過橋接模式可以使它們在抽象層建立一個關聯(lián)關系。

  • “抽象部分”和“實現(xiàn)部分”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)地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。

  • 一個系統(tǒng)存在多個(≥ 2)獨立變化的維度,且這多個維度都需要獨立進行擴展。

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

4

案例分析

開關和電器



電器是生活中必不可少的東西,幾乎每家每戶都有,例如:電視、風扇、電燈 ...... 雖然類型眾多,但無論什么電器,都是由開關控制的。而開關也有很多種,例如:拉鏈式開關、兩位開關、調(diào)光開關 ......

對于開關和電器來說,不管任何時候,都可以在不觸及另一方的情況下進行更換。比如,可以在不更換開關的情況下?lián)Q掉燈泡(或風扇),也可以在不接觸燈泡(或風扇)的情況下更換掉開關,甚至可以在不接觸開關的情況下將燈泡和風扇互換。

這看起來很自然,當然也應該是這樣!當不同的事物聯(lián)系到一起時,它們應該在一個可以變更或者替換的系統(tǒng)中,以便不相互影響或者使影響盡可能的小,這樣才能更方便、更低成本地去管理系統(tǒng)。試想一下,如果要更換房間里的一個燈泡,還必須把開關也換了,你會考慮使用這樣的系統(tǒng)嗎?

5

代碼實現(xiàn)


創(chuàng)建實現(xiàn)類接口

所有電器都有一些共性,可以被打開和關閉:

// implementor.h #ifndef IMPLEMENTOR_H #define IMPLEMENTOR_H // 電器 class IEquipment { public: virtual ~IEquipment() {} // 打開 virtual void PowerOn() = 0; // 關閉 virtual void PowerOff() = 0;
}; #endif // IMPLEMENTOR_H 

創(chuàng)建具體實現(xiàn)類

接下來,是真正的電器 - 電燈和風扇,它們實現(xiàn)了 IEquipment 接口:

// concrete_implementor.h #ifndef CONCRETE_IMPLEMENTOR_H #define CONCRETE_IMPLEMENTOR_H #include "implementor.h" #include  // 電燈 class Light : public IEquipment
{ public: // 開燈 void PowerOn() override { std::cout << "Light is on." << std::endl;
    } // 關燈 void PowerOff() override { std::cout << "Light is off." << std::endl;
    }
}; // 風扇 class Fan : public IEquipment
{ public: // 打開風扇 void PowerOn() override { std::cout << "Fan is on." << std::endl;
    } // 關閉風扇 void PowerOff() override { std::cout << "Fan is off." << std::endl;
    }
}; #endif // CONCRETE_IMPLEMENTOR_H 

創(chuàng)建抽象類

對于開關來說,它并不知道電燈和風扇的存在,只知道自己可以控制(打開/關閉)某個電器。也就是說,每個 ISwitch 應該持有一個 IEquipment 對象:

// abstraction.h #ifndef ABSTRACTION_H #define ABSTRACTION_H #include "implementor.h" // 開關 class ISwitch { public:
    ISwitch(IEquipment *equipment) { m_pEquipment = equipment; } virtual ~ISwitch() {} // 打開電器 virtual void On() = 0; // 關閉電器 virtual void Off() = 0; protected:
    IEquipment *m_pEquipment;
}; #endif // ABSTRACTION_H 

創(chuàng)建擴充抽象類

特定類型的開關很多,比如拉鏈式開關、兩位開關:

// refined_abstraction.h #ifndef REFINED_ABSTRACTION_H #define REFINED_ABSTRACTION_H #include "abstraction.h" #include  // 拉鏈式開關 class PullChainSwitch : public ISwitch
{ public:
    PullChainSwitch(IEquipment *equipment) 
        : ISwitch(equipment) {} // 用拉鏈式開關打開電器 void On() override { std::cout << "Switch on the equipment with a pull chain switch." << std::endl;
        m_pEquipment->PowerOn();
    } // 用拉鏈式開關關閉電器 void Off() override { std::cout << "Switch off the equipment with a pull chain switch." << std::endl;
        m_pEquipment->PowerOff();
    }
}; // 兩位開關 class TwoPositionSwitch : public ISwitch
{ public:
    TwoPositionSwitch(IEquipment *equipment)
        : ISwitch(equipment) {} // 用兩位開關打開電器 void On() override { std::cout << "Switch on the equipment with a two-position switch." << std::endl;
        m_pEquipment->PowerOn();
    } // 用兩位開關關閉電器 void Off() override { std::cout << "Switch off the equipment with a two-position switch." << std::endl;
        m_pEquipment->PowerOff();
    }
}; #endif // REFINED_ABSTRACTION_H 

創(chuàng)建客戶端

很好,是時候?qū)㈤_關和電器關聯(lián)起來了:

// main.cpp #include "refined_abstraction.h" #include "concrete_implementor.h" #ifndef SAFE_DELETE #define SAFE_DELETE(p) { if(p){delete p; p=nullptr;} } #endif int main() { // 創(chuàng)建電器 - 電燈、風扇 IEquipment *light = new Light();
    IEquipment *fan = new Fan(); /**
    * 創(chuàng)建開關 - 拉鏈式開關、兩位開關
    * 將拉鏈式開關和電燈關聯(lián)起來,將兩位開關和風扇關聯(lián)起來
    **/ ISwitch *pullChain = new PullChainSwitch(light);
    ISwitch *twoPosition = new TwoPositionSwitch(fan); // 開燈、關燈 pullChain->On();
    pullChain->Off(); // 打開風扇、關閉風扇 twoPosition->On();
    twoPosition->Off();

    SAFE_DELETE(twoPosition);
    SAFE_DELETE(pullChain);
    SAFE_DELETE(fan);
    SAFE_DELETE(light);

    getchar(); return 0;
}

輸出如下:

Switch on the equipment with a pull chain switch.

Light is on.

Switch off the equipment with a pull chain switch.

Light is off.

Switch on the equipment with a two-position switch.

Fan is on.

Switch off the equipment with a two-position switch.

Fan is off.



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