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java设计模式之一 桥接模式

原创 Linux操作系统 作者:xz43 时间:2011-02-24 16:20:26 0 删除 编辑

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,又或是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?

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。

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。

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

代码:

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

//测试

public class Client
{
    public static void main( String[] argv )
    {
        Engine engine1500 = new Engine1500CC();
        Engine engine2200 = new Engine2200CC();
       
        Vehicle bus1500 = new Bus( engine1500 );
        Vehicle bus2200 = new Bus( engine2200 );
        bus1500.setEngine();
        bus2200.setEngine();
       
        Vehicle truck1500 = new Truck( engine1500 );
        Vehicle truck2200 = new Truck( engine2200 );
        truck1500.setEngine();
        truck2200.setEngine();
    }
}

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

/**
 *
 * 汽车类(Vehicle),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,又或是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。
 *
 * @author
 * @since 2008/06/23
 */
public abstract class Vehicle
{
    private Engine engine;

    Vehicle( Engine engine )
    {
        this.setEngine( engine );
    }
   
    public abstract void setEngine();

    public void setEngine( Engine engine )
    {
        this.engine = engine;
    }

    public Engine getEngine()
    {
        return engine;
    }
}

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

//Abstraction子类:这里为汽车抽象类的子类

public class Bus extends Vehicle
{
    public Bus( Engine engine)
    {
        super( engine );
    }
   
    @Override
    public void setEngine()
    {
        System.out.print("Set Bus Engine: ");
        getEngine().setEngine();
    }
}

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

//Abstraction子类:这里为汽车抽象类的子类

public class Truck extends Vehicle
{
    public Truck( Engine engine )
    {
        super( engine );
    }

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

}

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

//汽车类的行为接口

public interface Engine
{
    public void setEngine();
}

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

/** ConcreteImplementor */
//行为实现子类

public class Engine2200CC implements Engine
{

    public void setEngine()
    {
        System.out.println("engine 2200CC");
    }   
   
}

package zieckey.designpatterns.study.bridge;

/** ConcreteImplementor */
//行为实现子类

public class Engine1500CC implements Engine
{

    public void setEngine()
    {
        System.out.println("engine 1500CC");
    }   
   
}

 

小结:Bridge模式是一种抽象与其实现相分离的模式。它主要应用于:当事物是一组变化量,和对这些事物的操作方法(实现)也是一组变化量的情况,也就是说它们都是多变的。

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