跟著GPT學設計模式之橋接模式

落叶微风發表於2024-03-13
GPT設計模式橋接

說明

橋接模式，也叫作橋樑模式，英文是 Bridge Design Pattern。在 GoF 的《設計模式》一書中，橋接模式是這麼定義的：“Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently。”翻譯成中文就是：“將抽象和實現解耦，讓它們可以獨立變化。” 橋接模式透過將一個類的抽象部分與實現部分分離開來，使它們可以獨立地進行擴充套件和修改。

在橋接模式中，有兩個核心概念：

  • 抽象部分（Abstraction）：定義抽象部分的介面，並維護一個對實現部分物件的引用。抽象部分將客戶端的請求委派給實現部分進行處理。
  • 實現部分（Implementation）：定義實現部分的介面，並提供具體實現。實現部分通常是透過介面或抽象類來定義，讓不同的實現部分可以靈活替換。

透過橋接模式，抽象部分和實現部分可以獨立地發展和演化，不會相互影響。這種解耦可以提高系統的靈活性和可擴充套件性。橋接模式常用於以下情況：

  • 當一個類擁有多個變化維度時，可以使用橋接模式將每個維度抽象出來，使得它們可以獨立地變化。
  • 當需要在抽象部分和實現部分之間建立穩定的關聯關係，又希望它們可以獨立地進行擴充套件和修改時，可以使用橋接模式。

以下是橋接模式的結構示意圖：

classDiagram class Abstraction { + implementor: Implementor + operation(): void } class RefinedAbstraction { + operation(): void } class Implementor { + operationImpl(): void } class ConcreteImplementorA { + operationImpl(): void } class ConcreteImplementorB { + operationImpl(): void } Abstraction <|-- RefinedAbstraction Abstraction o-- Implementor Implementor <|.. ConcreteImplementorA Implementor <|.. ConcreteImplementorB

Abstraction（抽象化角色）透過持有Implementor（實現化角色）的引用，將操作委託給Implementor來實現。RefinedAbstraction（擴充抽象化角色）繼承自Abstraction，並可以在基礎操作上新增額外的功能。Implementor（實現化角色）是一個介面或抽象類，定義了在Abstraction中使用的操作方法。ConcreteImplementorA和ConcreteImplementorB（具體實現化角色）實現了Implementor介面，並提供了具體的操作實現。

在橋接模式中，抽象部分透過聚合（或組合）實現部分的物件來實現功能。透過定義抽象部分和實現部分的介面，以及維護它們之間的關聯關係，可以實現抽象部分與實現部分的解耦和獨立變化。

應用場景

在Java開源專案中，橋接模式有許多應用場景。以下是其中幾個示例：

  • JDBC（Java Database Connectivity）：JDBC是Java中用於與資料庫進行互動的API。它使用橋接模式將Java應用程式與不同資料庫之間的連線進行解耦。JDBC提供了一個標準的介面，即抽象部分，而具體的資料庫驅動程式實現則作為實現部分。這使得開發人員可以透過改變資料庫驅動程式實現來與不同型別的資料庫進行互動，而不需要修改應用程式的程式碼。
  • AWT（Abstract Window Toolkit）和Swing：AWT和Swing是Java的圖形使用者介面（GUI）工具包。它們使用橋接模式將元件的外觀（如按鈕、文字框）與底層作業系統的視窗系統分離開來。在AWT和Swing中，抽象部分是Java中的元件類，而實現部分是由底層平臺提供的本地視窗系統。
  • 日誌庫：許多Java開源專案使用日誌庫進行日誌記錄。例如，Log4j和Logback是常見的日誌庫。它們使用橋接模式將應用程式的日誌記錄行為與底層的日誌輸出目標（如控制檯、檔案、資料庫）解耦。抽象部分是由日誌庫提供的通用日誌API，而實現部分是具體的日誌輸出目標。
  • 資料來源連線池：連線池被廣泛用於管理資料庫連線的重用。在Java中，常見的開源連線池專案如HikariCP和Commons DBCP使用橋接模式來支援不同型別的資料庫連線。它們提供了一個通用的連線池介面作為抽象部分，而具體的資料庫驅動程式實現則作為實現部分。

這些示例說明了在Java開源專案中橋接模式的應用。透過橋接模式，可以將不同維度的變化解耦，在程式碼的可擴充套件性和靈活性方面提供支援。

程式設計示例

首先，定義抽象部分的介面或抽象類。這個介面或抽象類將定義高層操作或功能，並將包含一個對實現部分的引用。例如：

public interface Shape {
    void draw();
}

接下來，建立實現部分的介面或抽象類。這個介面或抽象類將定義實現部分的操作或功能。例如：

public interface Color {
    void fill();
}

然後，實現具體的實現部分類。這些類將實現實現部分的介面或抽象類。例如：

public class Red implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("Filling with red color");
    }
}

public class Blue implements Color {
    @Override
    public void fill() {
        System.out.println("Filling with blue color");
    }
}

在抽象部分的介面或抽象類中新增對實現部分的引用，並在其中定義具體的操作。例如：

public abstract class AbstractShape implements Shape {
    protected Color color;

    public AbstractShape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw();
}

最後，建立具體的抽象部分類。這些類將擴充套件抽象部分的介面或抽象類，並實現具體的操作。例如：

public class Circle extends AbstractShape {
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("Drawing a circle. ");
        color.fill();
    }
}

public class Rectangle extends AbstractShape {
    public Rectangle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("Drawing a rectangle. ");
        color.fill();
    }
}

現在，可以使用橋接模式來建立抽象部分和實現部分之間的橋接：

// 建立實現部分的物件
Color red = new Red();
Color blue = new Blue();

// 建立抽象部分的物件並進行橋接
Shape redCircle = new Circle(red);
Shape blueRectangle = new Rectangle(blue);

// 呼叫抽象部分的方法，它會委派給實現部分的物件
redCircle.draw(); // Output: Drawing a circle. Filling with red color
blueRectangle.draw(); // Output: Drawing a rectangle. Filling with blue color

以上內容基於GPT建立和整理。

參考

  • 設計模式之美(作者王爭，來自極客時間)

關於作者

來自一線全棧程式設計師nine的八年探索與實踐，持續迭代中。歡迎關注“雨林尋北”或新增個人衛星codetrend（備註技術）。

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