设计模式（结构型）之桥梁模式

        GOF 在《设计模式》中给桥梁模式的定义为：将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。这里的抽象部分和实现部分不是我们通常认为的父类与子类、接口与实现类的关系，而是组合关系。也就是说，实现部分是被抽象部分调用，以用来完成（实现）抽象部分的功能。

        桥梁模式的用意是“将抽象化（Abstraction）和实现化（Implementation）脱耦，使得二者可以独立地变化。”

        抽象化：

        存在于多个实体中的共同的概念性联系，就是抽象化。

        实现化：

        抽象化给出的具体实现，就是实现化。

        脱耦：

        耦合，就是两个实体的行为的某种强关联。脱耦，就是将这种强关联去掉。

        强关联，就是在编译时期就确定了，无法在运行时期动态改变的关联。

        弱关联，就是可以动态地确定，并可以在运行时期动态地改变的关联。

        Java中，继承关系是强关联，组合（聚合）关系是软关联。

一、组成：

        1) 抽 象 （ Abstraction ） 角色： 它定义了抽象类的接口而且维护着一个指向实现角色的引用。
        2) 精确\修正抽象（RefinedAbstraction\SpecializedAbstraction）角色：实现并扩充由抽象角色定义的接口。
        3) 实现（Implementor）角色：给出了实现类的接口，这里的接口与抽象角色中的接口可以不一致。实现化角色应当只给出底层操作，而抽象化角色应当只给出基于底层操作的更高一层的操作。
        4) 具体实现（ConcreteImplementor）角色：给出了实现角色定义接口的具体实现。

二、UML类图：

三、类图的代码描述（JAVA）：

以下代码来自《Thinking in Patterns with Java》：

//抽象部分的抽象角色
class Abstraction {
    //维护着一个指向实现（Implementor）角色的引用
    private Implementation implementation;
    public Abstraction(Implementation imp) {
        implementation = imp;
    }
    // 下面定义了抽象部分应该有的接口
    public void service1() {
    //使用了实现部分已有的接口
    //组合实现功能
        implementation.facility1();
        implementation.facility2();
    }
    public void service2() {
        implementation.facility2();
        implementation.facility3();
    }
    public void service3() {
        implementation.facility1();
        implementation.facility2();
        implementation.facility4();
    }
    // For use by subclasses:
    protected Implementation getImplementation() {
        return implementation;
    }
}

//抽象部分的精确抽象角色
class ClientService1 extends Abstraction {
    public ClientService1(Implementation imp) { 

        super(imp);

     }
    //使用抽象角色提供的方法组合起来完成某项功能
    //这就是为什么叫精确抽象角色（修正抽象角色）
    public void serviceA() {
        service1();
        service2();
    }
    public void serviceB() {
        service3();
    }
}
//另一个精确抽象角色，和上面一样的被我省略了
class ClientService2 extends Abstraction {
    //这里是直接通过实现部分的方法来实现一定的功能
    public void serviceE() {
        getImplementation().facility3();
    }
}

//实现部分的实现角色
interface Implementation {
    //这个接口只是定义了一定的接口
    void facility1();
    void facility2();
    void facility3();
    void facility4();
}

//具体实现角色就是要将实现角色提供的接口实现
//并完成一定的功能
//这里省略了
class Implementation1 implements Implementation {

    ......

}

class Implementation2 implements Implementation {

    ......

}

......

在上面的程序中还体现出一点特色：就是不仅实现部分和抽象部分所提供的接口可以完全不一样；而且实现部分内部、抽象部分内部的接口也完全可以不一样。但是实现部分要提供类似的功能才行。

四、详细代码实现：

        在这里，我用了一个具体的例子：

        现在我要画画，要画矩形（Rectangle）和三角形（Triangle）两种形状的形状（Shape），但是我又要画实线（SolidLine）和虚线（DotLine）两种线条（Line）。

        这样，我们就可以把形状看成抽象化，把线条看成实现化；矩形和三角形就是修正抽象化，实线和虚线就是具体实现化。

JAVA：

Shape.java:

// 抽象化角色

package abstraction;
import implementation.Line;
public class Shape {
     protected Line line;

     protected int x1;
     protected int y1;
     protected int x2;
     protected int y2;

     public Shape(){}
     public Shape(Line line,int x1, int y1, int x2, int y2){
          this.line = line;
          this.x1 = x1;
          this.y1 = y1;
          this.x2 = x2;
          this.y2 = y2;
     }
     public void show(){

     }
     public int calculateArea(){
          return 0;
     }
     public int calculatePerimeter(){
      return 0;
     }
}

Rectangle.java:

// 修正抽象化角色

package abstraction;

import implementation.Line;

public class Rectangle extends Shape {
     public Rectangle(Line line,int x1, int y1, int x2, int y2){
          super(line, x1, y1, x2, y2);
     }

     public void show(){
          System.out.println("This is an Rectangle!");
          line.draw(x1, y1, x2, y2);
     }
     public int calculateArea(){
          return Math.abs((x2 - x1)*(y2 - y1));
     }
     public int calculatePerimeter(){
          return 2*(Math.abs(x2 - x1) + Math.abs(y2 - y1));
     }

}

Triangle.java:

// 修正抽象化角色

package abstraction;

import implementation.Line;

public class Triangle extends Shape {
     public Triangle(Line line,int x1, int y1, int x2, int y2){
          super(line, x1, y1, x2, y2);
     }

     public void show(){
          System.out.println("This is an Triangle!");
          line.draw(x1, y1, x2, y2);
     }
     public int calculateArea(){
          return Math.abs((x2 - x1)*(y2 - y1))/2;
     }
     public int calculatePerimeter(){
          int a = Math.abs(x2 - x1);
          int b = Math.abs(y2 - y1);
          int c = (int)Math.sqrt(a*a + b*b);
          return a + b + c;
     }

}

Line.java:

// 实现化角色

package implementation;

public class Line {
     protected int x1;
     protected int y1;
     protected int x2;
     protected int y2;
     public void draw(int x1, int y1, int x2, int y2){

     }
}

DotLine.java:

// 具体实现化角色

package implementation;

public class DotLine extends Line {
     protected int x1;
     protected int y1;
     protected int x2;
     protected int y2;
     public void draw(int x1, int y1, int x2, int y2){
          System.out.println("drawSolidLine:"+x1+","+y1+","+x2+","+y2);
     }
}

SolidLine.java:

// 具体实现化角色

package implementation;

public class SolidLine extends Line {
     protected int x1;
     protected int y1;
     protected int x2;
     protected int y2;
     public void draw(int x1, int y1, int x2, int y2){
          System.out.println("drawDotLine:"+x1+","+y1+","+x2+","+y2);
     }
}

mainDraw.java:

// 实现

import abstraction.*;
import implementation.*;

public class mainDraw {

 /**
  * @param args
  */
 public static void main(String[] args) {
      // TODO Auto-generated method stub
      int x1=0, y1=0, x2=1, y2=1;
      Line solidLine = new SolidLine();
      Line dotLine = new DotLine();
      Shape solidLineRectangle = new Rectangle(solidLine,x1, y1, x2, y2);
      Shape dotLineRectangle = new Rectangle(dotLine,x1, y1, x2, y2);
      Shape solidLineTriangle = new Triangle(solidLine,x1, y1, x2, y2);
      Shape dotLineTriangle = new Triangle(dotLine,x1, y1, x2, y2);

      System.out.println("########################");
      System.out.println("solidLineRectangle:");
      solidLineRectangle.show();
      System.out.println("area:"+solidLineRectangle.calculateArea());
      System.out.println("perimeter:"+solidLineRectangle.calculatePerimeter());
      System.out.println("########################");
      System.out.println("dotLineRectangle:");
      dotLineRectangle.show();
      System.out.println("area:"+dotLineRectangle.calculateArea());
      System.out.println("perimeter:"+dotLineRectangle.calculatePerimeter());
      System.out.println("########################");
      System.out.println("solidLineTriangle:");
      solidLineTriangle.show();
      System.out.println("area:"+solidLineTriangle.calculateArea());
      System.out.println("perimeter:"+solidLineTriangle.calculatePerimeter());
      System.out.println("########################");
      System.out.println("dotLineTriangle:");
      dotLineTriangle.show();
      System.out.println("area:"+dotLineTriangle.calculateArea());
      System.out.println("perimeter:"+dotLineTriangle.calculatePerimeter());

 }

}

输出结果：

########################
solidLineRectangle:
This is an Rectangle!
drawDotLine:0,0,1,1
area:1
perimeter:4
########################
dotLineRectangle:
This is an Rectangle!
drawSolidLine:0,0,1,1
area:1
perimeter:4
########################
solidLineTriangle:
This is an Triangle!
drawDotLine:0,0,1,1
area:0
perimeter:3
########################
dotLineTriangle:
This is an Triangle!
drawSolidLine:0,0,1,1
area:0
perimeter:3

C++：

shape.h（定义在include包中）:

// 抽象化角色

#ifndef SHAPE_H_
#define SHAPE_H_
#include "lines.h"
#include <iostream>
using namespace std;

class Shape{
public:
 Shape(){}
 Shape(Line &line,int x1, int y1, int x2, int y2){
  this->line = &line;
  this->x1 = x1;
  this->y1 = y1;
  this->x2 = x2;
  this->y2 = y2;
 }
 virtual void show() = 0;
 virtual int calculateArea() = 0;
 virtual int calculatePerimeter() = 0;
 virtual ~Shape(){}
protected:
 Line* line;
 int x1, y1, x2, y2;
};

class Rectangle : public Shape{
public:
 Rectangle(Line &line,int x1, int y1, int x2, int y2);
 int calculateArea();
 int calculatePerimeter();
 void show();
 virtual ~Rectangle(){}
protected:
 int x1, y1, x2, y2;
};

class Triangle : public Shape {
public:
 Triangle(Line &line,int x1, int y1, int x2, int y2);
 void show();
 int calculateArea();
 int calculatePerimeter();
private:
 int x1, y1, x2, y2;
};

#endif

line.h（定义在include包中）:

// 实现化角色

#ifndef LINES_H_
#define LINES_H_

class Line{
public:
 virtual void draw(int x1, int y1, int x2, int y2) = 0;
 virtual ~Line(){};
};

class SolidLine:public Line{
public:
 void draw(int x1, int y1, int x2, int y2);
 virtual ~SolidLine(){};
};

class DotLine:public Line{
public:
 void draw(int x1, int y1, int x2, int y2);
 virtual ~DotLine(){};
};

#endif /* LINES_H_ */

Rectangle.cpp:

// 修正实现角色

#include "../include/shape.h"
#include <stdlib.h>

Rectangle::Rectangle(Line &line,int x1, int y1, int x2, int y2){
 this->line = &line;
 this->x1 = x1;
 this->y1 = y1;
 this->x2 = x2;
 this->y2 = y2;
}

int Rectangle::calculateArea(){
 return abs((x2 - x1)*(y2 - y1));
}

int Rectangle::calculatePerimeter(){
 return 2*(abs(x2 - x1) + abs(y2 - y1));
}

void Rectangle::show(){
 cout << "Rectangle" << endl;
 line->draw(x1, y1, x1, y2);
}

Triangle.cpp:

// 修正实现角色

#include "../include/shape.h"
#include <stdlib.h>
#include <math.h>

Triangle::Triangle(Line &line, int x1, int y1, int x2, int y2){
 this->line = &line;
 this->x1 = x1;
 this->y1 = y1;
 this->x2 = x2;
 this->y2 = y2;
}

int Triangle::calculateArea(){
 return abs((x2 - x1)*(y2 - y1))/2;
}

int Triangle::calculatePerimeter(){
 int a = abs(x2 - x1);
 int b = abs(y2 - y1);
 int c = (int)sqrt(a*a + b*b);
 return a + b + c;
}

void Triangle::show(){
 cout << "Triangle" << endl;
 line->draw(x1, y1, x1, y2);
}

DotLine.cpp:

// 具体实现化角色

#include "../include/lines.h"
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void DotLine::draw(int x1, int y1, int x2, int y2){
 cout << "drawDotLine" << x1 << "," << y1 << "," << x2 << "," << y2 << endl;
}

SolidLine.cpp:

// 具体实现化角色

#include "../include/lines.h"
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using namespace std;

void SolidLine::draw(int x1, int y1, int x2, int y2){
 cout << "drawSolidLine" << x1 << "," << y1 << "," << x2 << "," << y2 << endl;
}

Bridge.cpp
// 实现

//============================================================================
// Name        : Bridge.cpp
// Author      :  Yan Chao
// Version     :
// Copyright   : Your copyright notice
// Description : Hello World in C++, Ansi-style
//============================================================================

#include "../include/shape.h"
#include "../include/lines.h"

int main() {
 int x1=0, y1=0, x2=1, y2=1;
 Line *solidLine = new SolidLine();
 Line *dotLine = new DotLine();
 Shape *solidLineRectangle = new Rectangle(*solidLine,x1, y1, x2, y2);
 Shape *dotLineRectangle = new Rectangle(*dotLine,x1, y1, x2, y2);
 Shape *solidLineTriangle = new Triangle(*solidLine,x1, y1, x2, y2);
 Shape *dotLineTriangle = new Triangle(*dotLine,x1, y1, x2, y2);

 cout << "solidLineRectangle:" << endl;
 solidLineRectangle->show();
 cout << "dotLineRectangle:" << endl;
 dotLineRectangle->show();
 cout << "solidLineTriangle:" << endl;
 solidLineTriangle->show();
 cout << "dotLineTriangle:" << endl;
 dotLineTriangle->show();

 return 0;
}

输出结果：

solidLineRectangle:
Rectangle
drawSolidLine0,0,0,1
dotLineRectangle:
Rectangle
drawDotLine0,0,0,1
solidLineTriangle:
Triangle
drawSolidLine0,0,0,1
dotLineTriangle:
Triangle
drawDotLine0,0,0,1