09-桥接模式

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  1. 一、传统方式解决手机操作问题
  2. 二、桥接模式(Bridge)-基本介绍
    1. 1. 基本介绍
    2. 2. 桥接模式(Bridge)-原理类图
  3. 三、桥接模式解决手机操作问题
    1. 1. 设计UML类图
    2. 2. 代码实现
  4. 四、JDK 源码分析
  5. 五、注意事项和细节

一、传统方式解决手机操作问题

现在对不同手机类型的不同品牌实现操作编程（比如：开机、关机、上网，打电话等），如图：

桥接模式-手机型号

UML类图

桥接模式-UML类图

问题分析

  • 扩展性问题（类爆炸）：如果我们再增加手机的样式（旋转式），就需要增加各个品牌手机的类；同样如果我们增加一个手机品牌，也要在各个手机样式类下增加
  • 违反了单一职责原则，当我们增加手机样式时，要同时增加所有品牌的手机，这样增加了代码维护成本

解决方案-使用桥接模式

二、桥接模式(Bridge)-基本介绍

1. 基本介绍

  • 桥接模式(Bridge 模式)是指：将实现与抽象放在两个不同的类层次中，使两个层次可以独立改变。
  • 是一种结构型设计模式
  • Bridge 模式基于类的最小设计原则，通过使用封装、聚合及继承等行为让不同的类承担不同的职责。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他们的 功能扩展

2. 桥接模式(Bridge)-原理类图

桥接模式-原理类图

类图说明

  • Client 类：桥接模式的调用者
  • 抽象类(Abstraction) :维护了 Implementor / 即它的实现类 ConcreteImplementorA.., 二者是聚合关系, Abstraction 充当桥接类
  • RefinedAbstraction : 是 Abstraction 抽象类的子类
  • Implementor : 行为实现类的接口
  • ConcreteImplementorA/B ：行为的具体实现类
  • 从 UML 图：这里的抽象类和接口是聚合的关系，其实调用和被调用关系

三、桥接模式解决手机操作问题

使用桥接模式改进传统方式，让程序具有搞好的扩展性，利用程序维护

1. 设计UML类图

image-20241116133617754

2. 代码实现

// 定义实现，对应 UML中的 Implementation
public interface Brand {

    // 开机
    void open();

    // 关机
    void close();

    // 打电话
    void call();

    // 设置手机款式
    void setStype(String stype);
}


public class Vivo implements Brand{
    // 款式
    private String style;

    @Override
    public void open() {
        System.out.println(this.style + " Vivo手机开机 ");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println(this.style + " Vivo手机关机 ");
    }

    @Override
    public void call() {
        System.out.println(this.style + " Vivo手机打电话 ");
    }

    @Override
    public void setStype(String stype) {
        this.style = stype;
    }
}


public class XiaoMi implements Brand {

	// 款式
	private String style;

	@Override
	public void open() {
		System.out.println(this.style + " 小米手机开机");
	}

	@Override
	public void close() {
		System.out.println(this.style + " 小米手机关机 ");
	}

	@Override
	public void call() {
		System.out.println(this.style + " 小米手机打电话");
	}

	@Override
	public void setStype(String stype) {
		this.style = stype;
	}

}


// 定时抽象类，对应UML中的 Abstraction
public abstract class Phone {

    // 聚合实现
    private Brand brand;

    public Phone(Brand brand, String style) {
        this.brand = brand;
        this.brand.setStype(style);
    }

    // 通过聚合，让抽象类具有 Implementation 的功能
    protected void open() {
        this.brand.open();
    }
    protected void close() {
        brand.close();
    }
    protected void call() {
        brand.call();
    }
}


// 折叠手机
public class FoldedPhone extends Phone {

    public FoldedPhone(Brand brand) {
        super(brand, "折叠式");
    }

    @Override
    protected void open() {
        super.open();

    }

    @Override
    protected void close() {
        super.close();
    }

    @Override
    protected void call() {
        super.call();
    }
}



public class UpRightPhone extends Phone{
    public UpRightPhone(Brand brand) {
        super(brand, "直板式");
    }

    @Override
    protected void open() {
        super.open();
    }

    @Override
    protected void close() {
        super.close();
    }

    @Override
    protected void call() {
        super.call();
    }
}


// 测试类
public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        FoldedPhone foldedXiaomi = new FoldedPhone(new XiaoMi());
        foldedXiaomi.open();
        foldedXiaomi.call();
        foldedXiaomi.close();
        System.out.println("========================");

        FoldedPhone foldedVivo = new FoldedPhone(new Vivo());
        foldedVivo.open();
        foldedVivo.call();
        foldedVivo.close();
        System.out.println("========================");

        UpRightPhone upXiaomi = new UpRightPhone(new XiaoMi());
        upXiaomi.open();
        upXiaomi.call();
        upXiaomi.close();
        System.out.println("========================");

        UpRightPhone upVivo = new UpRightPhone(new XiaoMi());
        upVivo.open();
        upVivo.call();
        upVivo.close();
        System.out.println("========================");
    }
}

运行结果：

折叠式 小米手机开机
折叠式 小米手机打电话
折叠式 小米手机关机 
========================
折叠式 Vivo手机开机 
折叠式 Vivo手机打电话 
折叠式 Vivo手机关机 
========================
直板式 小米手机开机
直板式 小米手机打电话
直板式 小米手机关机 
========================
直板式 小米手机开机
直板式 小米手机打电话
直板式 小米手机关机 
========================

四、JDK 源码分析

JDBC 的 Driver 接口：如果从桥接模式来看，Driver 就是一个接口，下面可以有 MySQL 的 Driver、Oracle 的 Driver，这些就可以当做实现接口类

jdk-Connection继承体系

Connection 继承体系

Connection 继承体系

Driver源码

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    static {
        try {
            java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
        } catch (SQLException E) {
            throw new RuntimeException("Can't register driver!");
        }
    }
    public Driver() throws SQLException {
        // Required for Class.forName().newInstance()
    }
}

DriverManager 结构

DriverManager 结构

说明

  • MySQL 有自己的 Connectionlmpl 类，同样 Oracle 也有对应的实现类
  • Driver 和 Connection 之间是通过 DriverManager 类进行桥连接的

五、注意事项和细节

  • 实现了抽象和实现部分的分离，从而极大的提供了系统的灵活性，让抽象部分和实现部分独立开来。这有助于系统进行分层设计，从而产生更好的结构化系统
  1. 对于系统的高层部分，只需要知道抽象部分和实现部分的接口就可以了，其它的部分由具体业务来完成
  2. 桥接模式替代多层继承方案，可以减少子类的个数，降低系统的管理和维护成本
  3. 桥接模式的引入增加了系统的理解和设计难度，由于聚合关联关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设计和编程
  4. 桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围有一定的后限性，即需要有这样的应用场景
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