Java设计模式笔记（7）桥接模式
1. 桥接模式的定义
桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，它将 抽象部分与其实现部分分离，使它们可以独立变化。桥接模式通过将抽象和实现分离，使得它们可以独立演化，互不影响。这种模式通过组合而不是继承的方式来实现抽象与实现的解耦。
2. 桥接模式的结构
桥接模式包含以下的重要角色：
- 抽象角色（Abstraction）： 定义了抽象类的接口，维护一个指向实现部分的引用。抽象部分的主要责任是将客户端的请求委派给实例化角色，并可以包含一些自己的业务逻辑。抽象角色可以是抽象类或接口。
- 具体抽象角色（Refined Abstraction）： 扩展了抽象角色定义的接口，通常是对抽象角色的更具体的实现。具体抽象角色的变化不影响实现部分。
- 实例化角色（Implementor）： 定义了实现类的接口，供具体的实现类实现。实例化角色通常是一个接口，它与抽象角色的接口可能不完全一致。实例化角色的变化不影响抽象角色。
- 具体实例化角色（Concrete Implementor）： 实现了实例化接口的具体类。具体实现部分是抽象角色的实际执行者，它的变化不影响抽象角色。
3. 桥接模式的实现
需求案例：在生活中使用遥控器来控制电视机，不同品牌的电视机有不同的功能和操作方式。而遥控器上的按钮则负责执行一些基本的功能，如开关、音量调节、频道切换等。
这里的桥接模式体现在遥控器和电视机之间的关系。具体的遥控器（抽象角色）可以独立于具体的电视机（实例化角色）变化，而新增一种电视机或遥控器不会影响到另一方。
- 抽象角色 - 遥控器按钮： 包括开关按钮、音量调节按钮、频道切换按钮等。
- 实例化角色 - 电视机： 包括不同品牌的电视机，如三星、索尼等。
使用桥接模式实现上述案例。类图如下：
具体的类设计如下：
实例化角色（电视）：
public interface TV {
void turnOn(); //打开电视
void changeChannel(int channel); //切换频道
void turnOff(); //关闭电视
}
具体实例化角色（三星电视机）：
public class SamsungRemote extends RemoteControl {
public SamsungRemote(TV tv) {
super(tv);
}
@Override
public void control(Integer channel) {
tv.turnOn();
tv.changeChannel(channel);
tv.turnOff();
}
}
具体实例化角色（索尼电视机）：
public class SonyTV implements TV {
@Override
public void turnOn() {
System.out.println("电视已打开!");
}
@Override
public void changeChannel(int channel) {
System.out.println("电视已切换到" + channel + "频道");
}
@Override
public void turnOff() {
System.out.println("电视已关闭!");
}
}
抽象角色（遥控器）：
public abstract class RemoteControl {
protected TV tv;
public RemoteControl(TV tv) {
this.tv = tv;
}
public abstract void control(Integer channel);
}
具体抽象角色（三星遥控器）：
public class SamsungRemote extends RemoteControl {
public SamsungRemote(TV tv) {
super(tv);
}
@Override
public void control(Integer channel) {
tv.turnOn();
tv.changeChannel(channel);
tv.turnOff();
}
}
具体抽象角色（索尼遥控器）：
public class SonyRemote extends RemoteControl {
public SonyRemote(TV tv) {
super(tv);
}
@Override
public void control(Integer channel) {
tv.turnOn();
tv.changeChannel(channel);
tv.turnOff();
}
}
客户端类：
public class Client {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("------使用三星电视机------");
SamsungRemote samsungRemote = new SamsungRemote(new SamsungTV());
samsungRemote.control(5);
System.out.println("------使用索尼电视机------");
SonyRemote sonyRemote = new SonyRemote(new SonyTV());
sonyRemote.control(10);
}
}
测试结果如下：
------使用三星电视机------
电视已打开!
电视已切换到5频道
电视已关闭!
------使用索尼电视机------
电视已打开!
电视已切换到10频道
电视已关闭!
可以看到，这样设计的好处在于，遥控器和电视机两个维度可以独立变化，新增一种电视机或遥控器不会影响到另一方，符合桥接模式的思想。
4. 桥接模式的优缺点
优点：
- 解耦抽象和实现： 桥接模式通过将抽象部分和实现部分分离，使它们可以独立变化。这降低了它们之间的耦合度，使系统更灵活。
- 多维度扩展： 桥接模式支持多维度的扩展。可以轻松地新增新的抽象部分或实现部分，而不影响已有的部分，提高了系统的可扩展性。
- 简化继承体系： 桥接模式避免了采用多层次的继承体系，减少了类之间的耦合。通过组合和委托关系，代码更易于理解、扩展和维护。
- 提高可维护性： 分离抽象和实现部分使得代码更清晰、可读性更好。通过合理的组织结构，增加了代码的可维护性。
缺点：
- 增加系统复杂性： 在小规模系统中，桥接模式可能显得过于繁琐，增加了代码的复杂性。只有在系统中存在多个变化维度，并且这些维度需要独立变化时，桥接模式才更有价值。
- 引入抽象和实现的额外复杂性： 引入抽象和实现部分的分离可能会增加设计的复杂性，特别是在对系统有深刻理解之前。
- 需要正确识别变化维度： 如果无法正确识别系统中存在的变化维度，就难以设计出合适的抽象和实现分离的结构，可能导致不必要的复杂性。
5. 桥接模式的使用场景
桥接模式适用于以下场景：
- 多维度变化： 当一个类存在多个独立变化的维度，且这些维度需要独立扩展时，使用桥接模式可以有效地将它们分离，使系统更灵活。
- 抽象和实现的解耦： 当需要避免在抽象部分和实现部分之间建立静态的继承关系时，桥接模式提供了一种更加灵活的设计方式，可以通过组合和委托来实现抽象和实现的解耦。
- 多继承结构： 当系统中的类层次结构存在多层继承，而且这种多层次的继承关系导致类的数量爆炸性增长时，桥接模式可以减少继承层次，使系统更加清晰、易于理解和维护。
- 不同维度的独立变化： 当系统中的不同维度的变化需要独立进行时，桥接模式可以有效地应对这种情况，使得各个维度的变化互不影响。
- 可插拔的组件： 桥接模式可以用于设计可插拔的组件，即可以在运行时动态地选择和切换抽象和实现部分，而不影响客户端代码。
