号称最难理解的设计模式,只需看这篇解析——桥接模式

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Jungle有两个手机,分别是M手机和N手机,M手机上有游戏Game1,N手机上有Game2。每次Jungle想玩Game1时,就使用M手机,想玩Game2时,就玩N手机。要是某天Jungle外出,心情大好,两个游戏都想玩,那Jungle还得带上两个手机???麻不麻烦?

如果新出一个游戏Game3,那Jungle是不是要再买一个手机呢?

同样都是游戏软件,为什么不把所有游戏都装到一个手机上呢?

1.桥接模式简介

如果系统中的某个类存在两个独立变化的维度,通过桥接模式可以将这两个维度分离开来,使两者独立扩展。如同上述实例,Jungle想用手机玩游戏,手机和游戏是两个独立变化的维度,增加一个游戏对手机没有影响,增加一个手机对游戏也没有影响。手机上可以安装游戏,而游戏必须在手机上玩,从这个角度而言,手机和游戏之间存在较强的耦合

但两者可以很好的解耦,且解耦后扩展灵活:所有游戏安装在一个手机上,新出一个游戏,新安装就ok!买了新手机,同样可以装上所有游戏。这就是桥接模式:

桥接模式:

将抽象部分与它的实现部分解耦,使得两者都能够独立变化。

接模式将两个独立变化的维度设计成两个独立的继承等级结构(而不会将两者耦合在一起形成多层继承结构),在抽象层将二者建立起一个抽象关联,该关联关系类似一座桥,将两个独立的等级结构连接起来,故曰“桥接模式”。

2.桥接模式结构

桥接模式UML图如下图。由图可知,桥接模式包含以下角色:

  • Abstraction(抽象类):定义抽象类的接口(抽象接口),由聚合关系可知,抽象类中包含一个Implementor类型的对象,它与Implementor之间有关联关系,既可以包含抽象业务方法,也可以包含具体业务方法;
  • Implementor(实现类接口):定义实现类的接口,这个接口可以与Abstraction类的接口不同。一般而言,实现类接口只定义基本操作,而抽象类的接口还可能会做更多复杂的操作。
  • RefinedAbstraction(扩充抽象类):具体类,实现在抽象类中定义的接口,可以调用在Implementor中定义的方法;
  • ConcreteImplementor(具体实现类):具体实现了Implementor接口,在不同的具体实现类中实现不同的具体操作。运行时ConcreteImplementor将替换父类。

简言之,在Abstraction类中维护一个Implementor类指针,需要采用不同的实现方式的时候只需要传入不同的Implementor派生类就可以了。

3.桥接模式代码实例

以引言中的故事为例,Jungle学习了桥接模式后大受启发,想实现如下操作:

新手机上能够迅速在新手机上安装(setup)并玩(play)游戏

新增加一个游戏时Jungle能够在已有手机上安装并play

在这个实例里,手机是抽象类Abstraction,具有玩游戏这样的实现类接口Implementor,不同的手机品牌扩充抽象类RefinedAbstraction,多个不同的游戏则是具体实现类ConcreteImplementor

3.1.实现类

//实现类接口
class Game
{
public:
	Game(){}
	virtual void play() = 0;
private:
};

//具体实现类GameA
class GameA:public Game
{
public:
	GameA(){}
	void play(){
		printf("Jungle玩游戏A\n");
	}
};

//具体实现类GameB
class GameB :public Game
{
public:
	GameB(){}
	void play(){
		printf("Jungle玩游戏B\n");
	}
};

实现类Game中声明了play的接口,不过它是一个虚方法,其实现在具体实现类GameA和GameB中定义。

3.2.抽象类和扩充抽象类

//抽象类Phone
class Phone
{
public:
	Phone(){
	}
	//安装游戏
	virtual void setupGame(Game *igame) = 0;
	virtual void play() = 0;
private:
	Game *game;
};

//扩充抽象类PhoneA
class PhoneA:public Phone 
{
public:
	PhoneA(){
	}
	//安装游戏
	void setupGame(Game *igame){
		this->game = igame;
	}
	void play(){
		this->game->play();
	}
private:
	Game *game;
};

//扩充抽象类PhoneB
class PhoneB :public Phone
{
public:
	PhoneB(){
	}
	//安装游戏
	void setupGame(Game *igame){
		this->game = igame;
	}
	void play(){
		this->game->play();
	}
private:
	Game *game;
};

抽象类Phone中也声明了两个虚方法,并且定义了一个实现类的对象,使抽象和实现具有关联关系。而对象的实例化则放在客户端使用时进行。

3.3.客户端代码示例

#include <iostream>
#include "BridgePattern.h"

int main()
{
	Game *game;
	Phone *phone;

	//Jungle买了PhoneA品牌的手机,想玩游戏A
	phone = new PhoneA();
	game = new GameA();
	phone->setupGame(game);
	phone->play();
	printf("++++++++++++++++++++++++++++++++++\n");

	//Jungle想在这个手机上玩游戏B
	game = new GameB();
	phone->setupGame(game);
	phone->play();

	system("pause");
	return 0;
}

3.4.效果

4.桥接模式总结

优点:

  • 分离抽象接口与实现部分,使用对象间的关联关系使抽象与实现解耦;
  • 桥接模式可以取代多层继承关系,多层继承违背单一职责原则,不利于代码复用;
  • 桥接模式提高了系统可扩展性,某个维度需要扩展只需增加实现类接口或者具体实现类,而且不影响另一个维度,符合开闭原则。

缺点:

  • 桥接模式难以理解,因为关联关系建立在抽象层,需要一开始就设计抽象层;
  • 如何准确识别系统中的两个维度是应用桥接模式的难点。

适用场景: 

  • 如果一个系统需要在抽象化和具体化之间增加灵活性,避免在两个层次之间增加继承关系,可以使用桥接模式在抽象层建立关联关系;
  • 抽象部分和实现部分可以各自扩展而互不影响;
  • 一个类存在多个独立变化的维度,可采用桥接模式。

设计模式系列文章:

设计模式——设计模式概述

设计模式(二)——UML类图介绍

设计模式(三)——面向对象设计原则

设计模式(四)——简单工厂模式

设计模式(五)——工厂方法模式

设计模式(六)——抽象工厂模式

设计模式(七)——建造者模式

设计模式(八)——原型模式

设计模式(九)——单例模式

设计模式(十)——适配器模式

源码和资料地址:https://github.com/FengJungle/DesignPattern


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