0120_桥接模式(Bridge)

桥接模式(Bridge)

意图

将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

UML 图

优点

1. 分离抽象和实现：将抽象接口与实现细节彻底分离，两者可以独立演化
2. 提高扩展性：可以独立地对抽象部分和实现部分进行扩展，而不影响对方
3. 实现细节对客户透明：客户端只需要关注抽象接口，不需要了解具体的实现细节
4. 符合开闭原则：增加新的抽象或实现都很方便，不需要修改现有代码
5. 减少子类数量：避免了使用继承带来的多层次类结构

缺点

1. 增加系统复杂度：需要识别出系统中两个独立变化的维度
2. 设计难度较高：需要正确地识别抽象和实现的边界
3. 接口设计需要稳定：抽象接口需要相对稳定，否则会影响实现部分
4. 理解成本较高：对于简单的系统，使用桥接模式可能显得过于复杂

代码示例

以人类和机器人为例，两者都有工作和休息的行为，但具体实现方式不同。使用桥接模式将行为抽象与具体实现分离：

1. 实现接口 (Implementation Interface)

// 行为实现接口
public interface BehaviorImplementation {
    void work();
    void rest();
}

// 人类行为实现
public class HumanBehavior implements BehaviorImplementation {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("人类在工作：使用大脑思考，用手操作工具");
    }
    
    @Override
    public void rest() {
        System.out.println("人类在休息：睡觉、吃饭、娱乐");
    }
}

// 机器人行为实现
public class RobotBehavior implements BehaviorImplementation {
    @Override
    public void work() {
        System.out.println("机器人在工作：执行程序指令，完成机械操作");
    }
    
    @Override
    public void rest() {
        System.out.println("机器人在休息：进入待机模式，进行自我维护");
    }
}

2. 抽象类 (Abstraction)

// 抽象角色
public abstract class Character {
    protected BehaviorImplementation behavior;
    
    public Character(BehaviorImplementation behavior) {
        this.behavior = behavior;
    }
    
    public abstract void performWork();
    public abstract void performRest();
    
    public void setBehavior(BehaviorImplementation behavior) {
        this.behavior = behavior;
    }
}

// 精化抽象 - 上班族
public class Worker extends Character {
    public Worker(BehaviorImplementation behavior) {
        super(behavior);
    }
    
    @Override
    public void performWork() {
        System.out.print("上班族：");
        behavior.work();
    }
    
    @Override
    public void performRest() {
        System.out.print("上班族：");
        behavior.rest();
    }
}

// 精化抽象 - 运动员
public class Athlete extends Character {
    public Athlete(BehaviorImplementation behavior) {
        super(behavior);
    }
    
    @Override
    public void performWork() {
        System.out.print("运动员：");
        behavior.work();
    }
    
    @Override
    public void performRest() {
        System.out.print("运动员：");
        behavior.rest();
    }
}

3. 客户端代码 (Client Code)

public class BridgePatternTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建不同的行为实现
        BehaviorImplementation humanBehavior = new HumanBehavior();
        BehaviorImplementation robotBehavior = new RobotBehavior();
        
        // 人类上班族
        System.out.println("========== 人类上班族 ==========");
        Character humanWorker = new Worker(humanBehavior);
        humanWorker.performWork();
        humanWorker.performRest();
        
        // 机器人上班族
        System.out.println("\n========== 机器人上班族 ==========");
        Character robotWorker = new Worker(robotBehavior);
        robotWorker.performWork();
        robotWorker.performRest();
        
        // 人类运动员
        System.out.println("\n========== 人类运动员 ==========");
        Character humanAthlete = new Athlete(humanBehavior);
        humanAthlete.performWork();
        humanAthlete.performRest();
        
        // 机器人运动员
        System.out.println("\n========== 机器人运动员 ==========");
        Character robotAthlete = new Athlete(robotBehavior);
        robotAthlete.performWork();
        robotAthlete.performRest();
        
        // 动态切换行为
        System.out.println("\n========== 行为切换示例 ==========");
        Character character = new Worker(humanBehavior);
        character.performWork();
        
        // 切换到机器人行为
        character.setBehavior(robotBehavior);
        character.performWork();
    }
}

在Java标准库中的应用

桥接模式在Java标准库和框架中有广泛应用：

1. JDBC驱动程序

   // DriverManager作为抽象，具体的数据库驱动作为实现
   Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test");
   // 抽象（JDBC API）与实现（具体数据库驱动）分离
   

2. AWT/Swing图形组件

   // Button作为抽象，Peer作为实现（不同平台的按钮实现）
   Button button = new Button("Click me");
   // 跨平台的抽象与特定平台的实现分离
   

3. Java日志框架

   // Logger作为抽象，具体的日志实现（Log4j、JUL等）作为实现
   Logger logger = Logger.getLogger(MyClass.class);
   logger.info("This is a message");
   // 日志API抽象与具体日志实现分离
   

4. 集合框架中的视图

   // Collections.unmodifiableList()创建不可修改列表视图
   List<String> originalList = new ArrayList<>();
   List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(originalList);
   // 抽象（不可修改视图）与实现（原始列表）分离
   

总结

桥接模式通过将抽象部分与实现部分分离，使得两者可以独立变化，提高了系统的灵活性和可扩展性。它特别适用于存在多个独立变化维度的系统，通过组合代替继承，避免了类爆炸的问题。在实际应用中，桥接模式常用于跨平台开发、驱动程序设计、GUI开发等场景。