桥接模式(Bridge模式)
引入:
- 在软件系统中,某些类型由于自身的逻辑,它具有两个或多个维度的变化,那么如何应对这种“多维度的变化”?如何利用面向对象的技术来使得该类型能够轻松的沿着多个方向进行变化,而又不引入额外的复杂度?这就要使用桥接模式。而具体使用的方式,则是将抽象部分与他们的实现部分分离,使得它们都可以独立的变化
定义
- 桥接模式是指:将实现与抽象放在两个不同的类层次中,使两个层次可以独立改变。是一种结构型设计模式
- 桥接模式基于类的最小设计原则,通过使用封装、聚合及继承等行为让不同的类承担不同的职责。它的主要特点是把抽象与行为实现分离开,从而可以保持各部分的独立性以及应对他们的功能扩展
原理类图
说明
- Client类:桥接模式的调用者
- Implementor:行为实现类的接口
- 抽象类(Abstraction) :维护了Implementor ,即它的实现类ConcreteImplementorA, 二者是聚合关系,Abstraction充当桥接类
- RefinedAbstraction:是Abstraction 抽象类的子类
- ConcreteImplementorA/B :行为的具体实现类
- 从UML图:这里的抽象类和接口是聚合的关系,其实调用和被调用关系
案例
现在对不同手机类型的不同品牌实现操作编程,例如打电话,发短信,开机,关机等
这里就有两个维度:品牌和样式
传统方法:
分析一下:
- 扩展性问题(类爆炸),如果我们再增加手机的样式(旋转式),就需要增加各个品牌手机的类,同样如果我们增加一个手机品牌,也要在各个手机样式类下增加。
- 违反了单一职责原则,当我们增加手机样式时,要同时增加所有品牌的手机,这样增加了代码维护成本
因此产生了一个解决方案 ---- 使用桥接模式
用桥接模式进行改造后的类图,这里有两个维度,那么主要有两个类,Phone代表样式,Brand代表品牌
代码实现
/* Phone.java */
public abstract class Phone {
// 手机是自带品牌属性的,所以可以将品牌组合过来
// 这个就是桥,将手机的样式和品牌桥接在一起
private Brand brand;
//构造器
public Phone(Brand brand) {
super();
this.brand = brand;
}
protected void open() {this.brand.open();}
protected void close() {brand.close();}
protected void call() {brand.call();}
}
--------------------------------------------------------------------------------------
/* Brand.java */
public interface Brand {
void open();
void close();
void call();
}
--------------------------------------------------------------------------------------
/* FoldedPhone.java */
//折叠式手机类,继承 抽象类 Phone
public class FoldedPhone extends Phone {
//构造器
public FoldedPhone(Brand brand) {
super(brand);
}
public void open() {
super.open();
System.out.println(" 折叠样式手机 ");
}
public void close() {
super.close();
System.out.println(" 折叠样式手机 ");
}
public void call() {
super.call();
System.out.println(" 折叠样式手机 ");
}
}
/* UpRightPhone.java */
public class UpRightPhone extends Phone {
//构造器
public UpRightPhone(Brand brand) {
super(brand);
}
public void open() {
super.open();
System.out.println(" 直立样式手机 ");
}
public void close() {
super.close();
System.out.println(" 直立样式手机 ");
}
public void call() {
super.call();
System.out.println(" 直立样式手机 ");
}
}
--------------------------------------------------------------------------------------
/* XiaoMi.java */
public class XiaoMi implements Brand {
@Override
public void open() {
System.out.println(" 小米手机开机 ");
}
@Override
public void close() {
System.out.println(" 小米手机关机 ");
}
@Override
public void call() {
System.out.println(" 小米手机打电话 ");
}
}
/* Vivo.java */
public class Vivo implements Brand {
@Override
public void open() {
System.out.println(" Vivo手机开机 ");
}
@Override
public void close() {
System.out.println(" Vivo手机关机 ");
}
@Override
public void call() {
System.out.println(" Vivo手机打电话 ");
}
}
写完过后来测试一下
public class Client {
public static void main(String[] args) {
//获取折叠式手机 (样式 + 品牌 )
Phone phone1 = new FoldedPhone(new XiaoMi());
phone1.open();
phone1.call();
phone1.close();
System.out.println("=======================");
Phone phone2 = new FoldedPhone(new Vivo());
phone2.open();
phone2.call();
phone2.close();
System.out.println("==============");
UpRightPhone phone3 = new UpRightPhone(new XiaoMi());
phone3.open();
phone3.call();
phone3.close();
System.out.println("==============");
UpRightPhone phone4 = new UpRightPhone(new Vivo());
phone4.open();
phone4.call();
phone4.close();
}
}
可以发现,品牌和样式这两个维度能够自由的组合,而不会产生那么多的类,即使要添加样式或者品牌,并不需要对代码进行改动,只需要扩展类就行了
两个维度互不影响
注意事项和细节
- 实现了抽象和实现部分的分离,从而极大的提供了系统的灵活性,让抽象部分和实现部分独立开来,这有助于系统进行分层设计,从而产生更好的结构化系统。
- 对于系统的高层部分,只需要知道抽象部分和实现部分的接口就可以了,其它的部分由具体业务来完成。
- 桥接模式替代多层继承方案,可以减少子类的个数,降低系统的管理和维护成本。
- 桥接模式的引入增加了系统的理解和设计难度,由于聚合关联关系建立在抽象层,要求开发者针对抽象进行设计和编程
- 桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度,因此其使用范围有一定的局限性,即需要有这样的应用场景。
应用场景
- 对于那些不希望使用继承或因为多层次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
- Java语言通过Java虚拟机实现平台无关性。JVM能够跨平台运行其实也是这个道理,平台和程序之间桥接起来,自由组装
- 常见的应用场景:
- JDBC驱动程序
- 银行转账系统
- 转账分类: 网上转账,柜台转账,AMT转账
- 转账用户类型:普通用户,银卡用户,金卡用户
- 消息管理
- 消息类型:即时消息,延时消息
- 消息分类:手机短信,邮件消息,QQ消息
源码分析桥接模式的典型应用
JDBC API是一个Java API可以访问任何类型的数据库,尤其是关系数据库。JDBC代表Java与数据库的连接,这对Java编程语言和广泛的数据库之间独立于数据库的连接标准的Java API。
Java 连接 MySQL 需要 MySQL驱动包;Java 连接 SQLServer 需要 SQLServer驱动包
JDBC API提供了以下接口和类:
-
DriverManager:这个类管理数据库驱动程序的列表。确定内容是否符合从Java应用程序使用的通信子协议正确的数据库驱动程序的连接请求。识别JDBC在一定子协议的第一个驱动器将被用来建立数据库连接。
-
Driver: 此接口处理与数据库服务器通信。很少直接直接使用驱动程序(Driver)对象,一般使用DriverManager中的对象,它用于管理此类型的对象。它也抽象与驱动程序对象工作相关的详细信息
-
Connection : 此接口与接触数据库的所有方法。连接对象表示通信上下文,即,与数据库中的所有的通信是通过此唯一的连接对象。
-
Statement : 可以使用这个接口创建的对象的SQL语句提交到数据库。一些派生的接口接受除执行存储过程的参数。
-
ResultSet: 这些对象保存从数据库后,执行使用Statement对象的SQL查询中检索数据。它作为一个迭代器,可以通过移动它来检索下一个数据。
-
SQLException: 这个类用于处理发生在数据库应用程序中的任何错误。