設計模式（六）橋連模式Bridge（結構型）

設計模式（六）橋連模式Bridge（結構型）

1. 概述

      在軟件系統中，某些類型因爲自身的邏輯，它具備兩個或多個維度的變化，那麼如何應對這種「多維度的變化」？如何利用面嚮對象的技術來使得該類型可以輕鬆的沿着多個方向進行變化，而又不引入額外的複雜度？

例子1：設想若是要繪製矩形、圓形、橢圓、正方形，咱們至少須要4個形狀類，可是若是繪製的圖形須要具備不一樣的顏色，如紅色、綠色、藍色等，此時至少有以下兩種設計方案：

•第一種設計方案是爲每一種形狀都提供一套各類顏色的版本。

•第二種設計方案是根據實際須要對形狀和顏色進行組合。 

方案1:

方案2：

      對於有兩個變化維度（即兩個變化的緣由）的系統，採用方案二來進行設計系統中類的個數更少，且系統擴展更爲方便。設計方案二便是橋接模式的應用。橋接模式將繼承關係轉換爲關聯關係，從而下降了類與類之間的耦合，減小了代碼編寫量。

例子2： 一個普通的開關控制的電燈、電風扇等等，都是橋接的例子。開關的目的是將設備打開或關閉。實際的開關能夠是簡單的雙刀拉鍊開關，也能夠是調光開關。

2. 問題

      如何應對這種「多維度的變化」？如何利用面嚮對象的技術來使得該類型可以輕鬆的沿着多個方向進行變化，而又不引入額外的複雜度？

3. 解決方案

橋連模式：將抽象部分與實現部分分離，使它們均可以獨立的變化。它是一種結構性模式，又稱柄體（Handle and body）模式或者接口（Interface）模式。        當一個抽象可能有多個實現時，一般用繼承來協調他們。抽象類的定義對該抽象的接口。而具體的子類則用不一樣的方式加以實現，可是此方法有時不夠靈活。繼承機制將抽象部分與他的視線部分固定在一塊兒，使得難以對抽象部分和實現部分獨立地進行修改、擴充和充用。

理解橋接模式，重點須要理解如何將抽象化(Abstraction)與實現化(Implementation)脫耦，使得兩者能夠獨立地變化。

•抽象化：抽象化就是忽略一些信息，把不一樣的實體看成一樣的實體對待。在面向對象中，將對象的共同性質抽取出來造成類的過程即爲抽象化的過程。

•實現化：針對抽象化給出的具體實現，就是實現化，抽象化與實現化是一對互逆的概念，實現化產生的對象比抽象化更具體，是對抽象化事物的進一步具體化的產物。

•脫耦：脫耦就是將抽象化和實現化之間的耦合解脫開，或者說是將它們之間的強關聯改換成弱關聯，將兩個角色之間的繼承關係改成關聯關係。橋接模式中的所謂脫耦，就是指在一個軟件系統的抽象化和實現化之間使用關聯關係（組合或者聚合關係）而不是繼承關係，從而使二者能夠相對獨立地變化，這就是橋接模式的用意。 

4. 適用性

1）. 你不但願在抽象和他的實現部分之間有一個固定的邦定關係，如在程序的運行時刻實現部分應該能夠被選擇或者切換。

2）. 類的抽象以及他的視像均可以經過生成子類的方法加以擴充。這時bridge模式使你能夠對不一樣的抽象接口

      和實現部分進行組合，並對他們進行擴充。

3）. 對一個抽象的實現部分的修改應該對客戶不產生影響，即客戶的代碼不須要從新編譯。

4）. 你想對客戶徹底隱藏抽象的實現部分。

5）. 你想在多個實現間 共享實現，但同時要求客戶並不知道這一點。

5. 結構

6. 構建模式的組成

抽象類(Abstraction):定義抽象類的接口,維護一個指向Implementor類型對象的指針

擴充抽象類(RefinedAbstraction)：擴充由Abstraction定義的接口

實現類接口(Implementor)：定義實現類的接口，該接口不必定要與 Abstraction的接口徹底一致；事實上這兩個接口能夠徹底不一樣。通常來說， Implementor接口僅提供基本操做，而 Abstraction則定義了基於這些基本操做的較高層次的操做。

具體實現類(ConcreteImplementor)：實現Implementor接口並定義它的具體實現。

7. 效果

Bridge模式有如下一些優勢：
1) 分離接口及其實現部分 一個實現未必不變地綁定在一個接口上。抽象類的實現能夠在運行時刻進行配置，一個對象甚至能夠在運行時刻改變它的實現。將Abstraction與Implementor分離有助於下降對實現部分編譯時刻的依賴性，當改變一個實現類時，並不須要從新編譯 Abstraction類和它的客戶程序。爲了保證一個類庫的不一樣版本之間的二進制兼容性，必定要有這個性質。另外，接口與實現分離有助於分層，從而產生更好的結構化系統，系統的高層部分僅需知道Abstraction和Implementor便可。
2) 提升可擴充性 你能夠獨立地對Abstraction和Implementor層次結構進行擴充。

3 ) 實現細節對客戶透明 你能夠對客戶隱藏實現細節，例如共享 Implementor對象以及相應的引用計數機制（若是有的話） 。

橋接模式的缺點

•橋接模式的引入會增長系統的理解與設計難度，因爲聚合關聯關係創建在抽象層，要求開發者針對抽象進行設計與編程。

•橋接模式要求正確識別出系統中兩個獨立變化的維度，所以其使用範圍具備必定的侷限性。 

8.實現

模擬毛筆：

        現須要提供大中小3種型號的畫筆，可以繪製5種不一樣顏色，若是使用蠟筆，咱們須要準備3*5=15支蠟筆，也就是說必須準備15個具體的蠟筆類。而若是使用毛筆的話，只須要3種型號的毛筆，外加5個顏料盒，用3+5=8個類就能夠實現15支蠟筆的功能。

       實際上，蠟筆和毛筆的關鍵一個區別就在於筆和顏色是否可以分離。即將抽象化(Abstraction)與實現化(Implementation)脫耦，使得兩者能夠獨立地變化"。關鍵就在於可否脫耦。蠟筆的顏色和蠟筆自己是分不開的，因此就形成必須使用15支色彩、大小各異的蠟筆來繪製圖畫。而毛筆與顏料可以很好的脫耦，各自獨立變化，便簡化了操做。在這裏，抽象層面的概念是："毛筆用顏料做畫"，而在實現時，毛筆有大中小三號，顏料有紅綠藍黑白等5種，因而即可出現3×5種組合。每一個參與者（毛筆與顏料）均可以在本身的自由度上隨意轉換。

         蠟筆因爲沒法將筆與顏色分離，形成筆與顏色兩個自由度沒法單獨變化，使得只有建立15種對象才能完成任務。

Bridge模式將繼承關係轉換爲組合關係，從而下降了系統間的耦合，減小了代碼編寫量。

UML如圖：

代碼實現：

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1. <?php  
2.   
3. /******************************Abstraction **************************/  
4. /** 
5.  *  
6.  * Abstraction抽象類的接口 
7.  * @author guisu 
8.  * 
9.  */  
10. abstract class BrushPenAbstraction {  
11.     protected $_implementorColor = null;  
12.   
13.     /** 
14.      *  
15.      * Enter description here ... 
16.      * @param Color $color 
17.      */  
18.     public function setImplementorColor(ImplementorColor $color) {  
19.         $this->_implementorColor = $color;  
20.     }  
21.     /** 
22.      *  
23.      * Enter description here ... 
24.      */  
25.     public abstract function operationDraw();  
26. }  
27. /******************************RefinedAbstraction **************************/  
28. /** 
29.  *  
30.  * 擴充由Abstraction;大毛筆 
31.  * @author guisu 
32.  * 
33.  */  
34. class BigBrushPenRefinedAbstraction extends BrushPenAbstraction {  
35.     public function operationDraw() {  
36.         echo 'Big and ', $this->_implementorColor->bepaint (), ' drawing';  
37.     }  
38. }  
39. /** 
40.  *  
41.  * 擴充由Abstraction;中毛筆 
42.  * @author guisu 
43.  * 
44.  */  
45. class MiddleBrushPenRefinedAbstraction extends BrushPenAbstraction {  
46.     public function operationDraw() {  
47.         echo 'Middle and ', $this->_implementorColor->bepaint (), ' drawing';  
48.     }  
49. }  
50. /** 
51.  *  
52.  * 擴充由Abstraction;小毛筆 
53.  * @author guisu 
54.  * 
55.  */  
56. class SmallBrushPenRefinedAbstraction extends BrushPenAbstraction {  
57.     public function operationDraw() {  
58.         echo 'Small and ', $this->_implementorColor->bepaint(), ' drawing';  
59.     }  
60. }  
61.   
62. /******************************Implementor **************************/  
63. /** 
64.  * 實現類接口(Implementor) 
65.  *  
66.  * @author mo-87 
67.  * 
68.  */  
69. class ImplementorColor {  
70.     protected $value;  
71.   
72.     /** 
73.      * 着色 
74.      *  
75.      */  
76.     public  function bepaint(){  
77.         echo $this->value;  
78.     }  
79. }  
80. /******************************oncrete Implementor **************************/  
81. class oncreteImplementorRed extends ImplementorColor {  
82.     public function __construct() {  
83.         $this->value = "red";  
84.     }  
85.     /** 
86.      * 能夠覆蓋 
87.      */  
88.     public function bepaint() {  
89.         echo $this->value;  
90.     }  
91. }  
92.   
93. class oncreteImplementorBlue extends ImplementorColor {  
94.     public function __construct() {  
95.         $this->value = "blue";  
96.     }  
97. }  
98.   
99. class oncreteImplementorGreen extends ImplementorColor {  
100.     public function __construct() {  
101.         $this->value = "green";  
102.     }  
103. }  
104.   
105. class oncreteImplementorWhite extends ImplementorColor {  
106.     public function __construct() {  
107.         $this->value = "white";  
108.     }  
109. }  
110.   
111. class oncreteImplementorBlack extends ImplementorColor {  
112.     public function __construct() {  
113.         $this->value = "black";  
114.     }  
115. }  
116. /** 
117.  *  
118.  * 客戶端程序 
119.  * @author guisu 
120.  * 
121.  */  
122. class Client {  
123.     public static function Main() {  
124.   
125.         //小筆畫紅色  
126.         $objRAbstraction = new SmallBrushPenRefinedAbstraction();  
127.         $objRAbstraction->setImplementorColor(new oncreteImplementorRed());  
128.         $objRAbstraction->operationDraw();  
129.     }  
130. }  
131. Client::Main();  

跨平臺視頻播放器：兩個維度的變化，平臺和不一樣格式的視頻文件：

9. 橋接模式與其餘相關模式

1）抽象工廠（Abstract Factory 模式能夠用來建立和配置一個特定的Bridge模式。

2）Adapter模式 用來幫助無關的類協同工做，它一般在系統設計完成後纔會被使用。然而，Bridge模式則是在系統開始時就被使用，它使得抽象接口和實現部分能夠獨立進行改變。

3）橋接模式與裝飾的區別:

裝飾模式:

      這兩個模式在必定程度上都是爲了減小子類的數目，避免出現複雜的繼承關係。可是它們解決的方法卻各有不一樣，裝飾模式把子類中比基類中多出來的部分放到單獨的類裏面，以適應新功能增長的須要，當咱們把描述新功能的類封裝到基類的對象裏面時，就獲得了所須要的子類對象，這些描述新功能的類經過組合能夠實現不少的功能組合 .

橋接模式：

       橋接模式則把原來的基類的實現化細節抽象出來，在構造到一個實現化的結構中，而後再把原來的基類改形成一個抽象化的等級結構，這樣就能夠實現系統在多個維度上的獨立變化 。

10. 總結

Bridge 模式是一個很是有用的模式，也很是複雜，它很好的符合了開放 - 封閉原則和優先使用對象，而不是繼承這兩個面向對象原則。