C++設(shè)計(jì)模式之橋接模式
問題描述
現(xiàn)在要去畫一個(gè)圖形，圖形有長(zhǎng)方形、圓形和扇形等等；而圖形又可以加上不同的顏色，然后，我們就可以畫出紅色的長(zhǎng)方形，綠色的長(zhǎng)方形；紅色的圓形，綠色的圓形等等。而這種圖形的形狀在變化，圖形的顏色也在變化，當(dāng)使用代碼去實(shí)現(xiàn)時(shí)，如何面對(duì)這種多方面的變化呢？這就要說到今天的橋接模式了。
什么是橋接模式？
對(duì)于上述的圖形與顏色的問題時(shí)，很多時(shí)候，我們讓各個(gè)圖形類繼承顏色類，比如：
class CShape
{
};
class CRectangle : public CShape
{
};
class CCircle : public CShape
{
};
class CColor
{
};
class CRed : public CColor
{
};
class CBlue : public CColor
{
};
class CRedRectangle : public CRed
{
};
class CBlueRectangle : public CBlue
{
};
每當(dāng)我們?cè)黾右粋€(gè)新的圖形，或者增加一種新的顏色時(shí)，對(duì)應(yīng)的類就會(huì)以相乘的速度進(jìn)行增加。當(dāng)系統(tǒng)中的類變的多時(shí)，對(duì)應(yīng)的管理也就變的復(fù)雜，這不是我們希望看到的。同時(shí)，我們可以看到CRedRectangle類繼承自CRed類，這種繼承關(guān)系合理嗎？且不說有的系統(tǒng)是如此實(shí)現(xiàn)的，紅色的矩形是紅色嗎？很顯然，CRedRectangle和CRed之間不是一種is-a的關(guān)系，所以，上面的實(shí)現(xiàn)是及其不合理的。那么它們是什么關(guān)系呢？接著往下看。
在GOF的《設(shè)計(jì)模式:可復(fù)用面向?qū)ο筌浖幕A(chǔ)》一書中對(duì)橋接模式是這樣說的：將抽象部分和它的實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立的變化。簡(jiǎn)單粗暴的說，就是抽象對(duì)外提供調(diào)用的接口；對(duì)外隱瞞實(shí)現(xiàn)部分，在抽象中引用實(shí)現(xiàn)部分，從而實(shí)現(xiàn)抽象對(duì)實(shí)現(xiàn)部分的調(diào)用，而抽象中引用的實(shí)現(xiàn)部分可以在今后的開發(fā)過程中，切換成別的實(shí)現(xiàn)部分。
為什么要使用橋接模式？
當(dāng)一個(gè)抽象可能有多個(gè)實(shí)現(xiàn)時(shí)，通常用繼承來協(xié)調(diào)它們。抽象類定義對(duì)該抽象的接口，而具體的子類則用不同方式加以實(shí)現(xiàn)。但是此方法有時(shí)不夠靈活。繼承機(jī)制將抽象部分與它的實(shí)現(xiàn)部分固定在一起，使得難以對(duì)抽象部分和實(shí)現(xiàn)部分獨(dú)立的進(jìn)行修改、擴(kuò)充和重用。橋接模式把依賴具體實(shí)現(xiàn)，提升為依賴抽象，來完成對(duì)象和變化因素之間的低耦合，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和擴(kuò)展性。橋接模式的主要目的是將一個(gè)對(duì)象的變化與其它變化隔離開，讓彼此之間的耦合度最低。
什么時(shí)候使用橋接模式？
1.如果不希望在抽象和它的實(shí)現(xiàn)部分之間有一個(gè)固定的綁定關(guān)系，也就是繼承關(guān)系；如果我們打破了這種固定的綁定關(guān)系，以后，就可以方便的在抽象部分切換不同的實(shí)現(xiàn)部分；
2.如果希望類的抽象以及它的實(shí)現(xiàn)都應(yīng)該可以通過生成子類的方法加以擴(kuò)充；如果不使用橋接模式，使用繼承去實(shí)現(xiàn)時(shí)，在抽象類中添加一個(gè)方法，則在對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)類中也需要做對(duì)應(yīng)的改動(dòng)，這種實(shí)現(xiàn)不符合松耦合的要求；
3.如果要求對(duì)一個(gè)抽象的實(shí)現(xiàn)部分的修改對(duì)客戶不產(chǎn)生影響，即客戶的代碼不需要重新編譯，在后面的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)會(huì)說這方面；
4.如果想對(duì)客戶完全隱藏抽象的實(shí)現(xiàn)部分；
5.如果一個(gè)對(duì)象有多個(gè)變化因素的時(shí)候，通過抽象這些變化因素，將依賴具體實(shí)現(xiàn)，修改為依賴抽象；
6.如果某個(gè)變化因素在多個(gè)對(duì)象中共享時(shí)，可以抽象出這個(gè)變化因素，然后實(shí)現(xiàn)這些不同的變化因素。
上面使用的場(chǎng)景，是一種建議，也是一種參考。在項(xiàng)目中要很好的把握一個(gè)設(shè)計(jì)模式，是有一定的難度的；當(dāng)在實(shí)際項(xiàng)目中遇到滿足上面的一點(diǎn)或者幾點(diǎn)時(shí)，可以考慮使用橋接模式。
UML類圖
Abstraction類定義了抽象類的接口，并且維護(hù)一個(gè)指向Implementor實(shí)現(xiàn)類的指針；
RefineAbstraction類擴(kuò)充了Abstraction類的接口；
Implementor類定義了實(shí)現(xiàn)類的接口，這個(gè)接口不一定要與Abstraction的接口完全一致；實(shí)際上，這兩個(gè)接口可以完全不同；
ConcreteImplementor類實(shí)現(xiàn)了Implementor定義的接口。
代碼實(shí)現(xiàn)
/*
** FileName : BridgePatternDemo
** Author : Jelly Young
** Date : 2013/12/4
** Description : More information, please go to http://www.dbjr.com.cn
*/
#include <iostream>
using namespace std;
class Implementor
{
public:
virtual void OperationImpl() = 0;
};
class ConcreteImpementor : public Implementor
{
public:
void OperationImpl()
{
cout<<"OperationImpl"<<endl;
}
};
class Abstraction
{
public:
Abstraction(Implementor *pImpl) : m_pImpl(pImpl){}
virtual void Operation() = 0;
protected:
Implementor *m_pImpl;
};
class RedfinedAbstraction : public Abstraction
{
public:
RedfinedAbstraction(Implementor *pImpl) : Abstraction(pImpl){}
void Operation()
{
m_pImpl->OperationImpl();
}
};
int main(int argc, char *argv[])
{
Implementor *pImplObj = new ConcreteImpementor();
Abstraction *pAbsObj = new RedfinedAbstraction(pImplObj);
pAbsObj->Operation();
delete pImplObj;
pImplObj = NULL;
delete pAbsObj;
pAbsObj = NULL;
return 0;
}
根據(jù)對(duì)代碼的理解，能想象到CRedRectangle和CRed是什么關(guān)系嗎？我們可以理解為紅色的矩形包含紅色，也就是包含的關(guān)系，也就是軟件設(shè)計(jì)中的組合關(guān)系(has-a)。
項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)
這是一個(gè)我經(jīng)歷的項(xiàng)目，也是做起來比較輕松的一個(gè)項(xiàng)目。項(xiàng)目是這樣的，需要對(duì)一個(gè)中間的通信庫進(jìn)行改寫，保留以前的通信方式的同時(shí)，需要使用一種新的通信協(xié)議去和底層模塊進(jìn)行通信?，F(xiàn)有的代碼是一個(gè)COM程序，向外提供了可以調(diào)用的接口。根據(jù)客戶提供的源碼，我們進(jìn)行了分析；在分析之前，我們有一種擔(dān)心，就是怕用戶的代碼是接口和實(shí)現(xiàn)混在一起的；但是，分析之后，讓我們很吃驚，客戶的代碼結(jié)構(gòu)很清晰，層次非常清楚，代碼中使用的就是我們今天這里說的橋接模式。由于抽象的接口和實(shí)現(xiàn)完全進(jìn)行了分離，我們?cè)谶M(jìn)行重寫時(shí)，只需要實(shí)現(xiàn)我們的一個(gè)類，然后在接口中引用我們實(shí)現(xiàn)的類，就大功告成了，這樣做到了客戶端不需要做任何修改，就可以完美的替換掉原來的通信層，真的是前人栽樹樹，后人乘涼啊。
總結(jié)
橋接模式使得抽象和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分離，抽象不用依賴于實(shí)現(xiàn)，讓抽象和實(shí)現(xiàn)部分各自修改起來都很方便，使用組合（就是Abstraction類中包含了Implementor）的方式，降低了耦合度，同時(shí)也有助于分層，從而產(chǎn)生更好的結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)。通過實(shí)際的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，使用了橋接模式的代碼，對(duì)以后的擴(kuò)展有很大的幫助。
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