设计模式之桥接模式

1 引子

我们都知道，士兵根据作战性质可以分很多种，比如步兵、骑兵和弓箭手等；又会根据个人的资质不同，会将其分会不同的等级，这里可简单理解为等级A、等级B和等级C。所以此处三种士兵，分别有三个等级，应该共有9个实体类。大概的逻辑图如图所示：

上图很明显，反应出多层继承的问题。

①抽象士兵-步兵/骑兵/弓箭手：根据作战性质进行划分；

②步兵/骑兵/弓箭手-A等/ B等/C等：根据个人资质进行划分；

这种多层继承虽然很明了的构造出具体的类，但细想起来，每个人类的功能和职责却很模糊，例如“A等步兵”类，即反应作战性质，又反应个人资质（等级），这违背了类设计的“单一职责”原则。

另外如果我新增一个等级D，则我需要新增三个类；又或者新增一个“水兵”，则我需要新增四个类；最后的结果就是类的数量非常冗余，导致类的可扩展性差。

仔细分析以上两点可知，类的“作战性质”和“等级”两种属性耦合在一起是导致扩展性差的根本原因。我改变“作战性质”或者“等级”中的任意一个属性，另外一个属性也需要跟着一起变化，即属性紧紧的耦合在一起了。要想解决这个问题，就需要对两种属性进行解耦，使得任意属性的改变都是独立的。改造后的代码逻辑：

抽象士兵类Soldier：

* 抽象士兵类 name rank rank name rank rank name name name

Soldier类包含属性name和属性rank。Rank是一个表示等级的接口。

等级接口类Rank：

* 等级接口

“等级”原本属于抽象类里面的一个属性，这里把等级抽象成接口，抽象类Soldier拥有接口引用，遵循类的“依赖倒置”原则。

等级A类：

out

等级B类：

out

等级C类：

out

可以看出“等级”属性此时完全独立于“作战性质”属性，如果新增一个等级D，只需要新增一个实现RanK接口的RankForD类。

“作战性质”属性则继承父类Soldier类，生成不同的类。

步兵类Infantry：

rank name rank name out rank

骑兵类Cavalry：

rank name rank name out rank

弓箭手类Bowman类：

rank name rank name out rank

以上三个继承Soldier类的具体类是根据“作战性质”而构造的，由于类封装的是“等级”的接口引用，因此并不涉及具体等级类，使得两者解耦。

客户端Client：

args rankA infantry rankA infantry cavalry rankA cavalry rankB infantry2 rankB infantry2

运行结果：

我是步兵xiaoMing等级我是骑兵xiaoWu等级我是步兵xiaoLi等级

类似于这种把属性解耦的结构称为桥接模式。

2 桥接模式原理

《大话设计模式》中这样定义桥接模式：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立变化。通过仔细看上面的代码实例，在抽象实体类里面调用的是接口Rank类中的方法，根据客户端传入的参数不同，调用接口中不同的方法；这就是抽象部分与它的实现部分分离（抽象部分是指接口，实现部分是指继承抽象类的实体类）。抽象类起到一个连接实体类和接口的作用，类似于架起了一座沟通的桥梁，因此称为桥接模式。

桥接模式的UML图：

UML类图中各角色：

等级接口Rank：作为“等级”属性的抽象类，此处也可以作为一个行为的接口；

抽象士兵类Soldier类：抽象类，针对不同作战属性的士兵的抽象；内部含有等级接口Rank的一个引用，且含有一个抽象的业务方法；

等级类RankA/RankB/RankC：实现等级接口，实现接口中的方法；类完全独立；

士兵类Infantry/Cavalry/Bowman：继承抽象类的具体类，并实现抽象类中的抽象方法，因为类中含有接口的引用，实体类的方法可以调用接口中定义的方法，达到抽象与实现的分离；

按照最先的思路，“等级”和“作战类型”通过继承完全耦合在一起，而上面的UML图则反映桥接模式通过关联关系替代继承关系，实现两个属性的解耦。

3 桥接模式特点

桥接模式有哪些优点？

（1）

分离抽象接口及其实现部分。桥接模式使用“对象间的关联关系”解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。所谓抽象和实现沿着各自维度的变化，也就是说抽象和实现不再在同一个继承层次结构中，而是“子类化”它们，使它们各自都具有自己的子类，以便任何组合子类，从而获得多维度组合对象。

（2）在很多情况下，桥接模式可以取代多层继承方案，多层继承方案违背了“单一职责原则”，复用性较差，且类的个数非常多，

桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法，它极大减少了子类的个数。

（3）

桥接模式提高了系统的可扩展性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统，

符合“开闭原则”。

桥接模式有哪些缺点？

（1）桥接模式的使用会增加系统的理解与设计难度，由于关联关系建立在抽象层，要求开发者一开始就针对抽象层进行设计与编程。

（2）桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性，如何正确识别两个独立维度也需要一定的经验积累。

PS：假如把抽象Soldier类变成实体类，则变成策略模式。实体类Soldier是策略模式中的环境类，等级类是策略模式中的策略类。