桥接模式

1. 概述

现在有一个需求：需要创建不同的图形，并且每个图形都有可能会有不同的颜色。我们可以利用继承的方式来设计类的关系：

我们可以发现有很多的类：假如我们再增加一个形状或再增加一种颜色，就需要创建更多的类。

试想，在一个有多种可能变化的维度的系统中，用继承方式会造成类爆炸，扩展起来不灵活：每次在一个维度上新增一个具体实现，都要在另一个维度上增加多个子类。为了更灵活地设计系统，我们此时可以考虑使用桥接模式。

定义：将抽象与实现分离，使它们可以独立变化。它是用组合关系代替继承关系来实现，从而降低了抽象和实现这两个可变维度的耦合度。

2. 结构

桥接（Bridge）模式包含以下主要角色：

角色	职责
抽象化（Abstraction）角色	定义抽象类，并包含一个对实现化对象的引用（这个引用就是"桥"）
扩展抽象化（Refined Abstraction）角色	是抽象化角色的子类，实现父类中的业务方法，并通过组合关系调用实现化角色中的业务方法
实现化（Implementor）角色	定义实现化角色的接口，供扩展抽象化角色调用
具体实现化（Concrete Implementor）角色	给出实现化角色接口的具体实现

3. 案例

例：视频播放器

需要开发一个跨平台视频播放器，可以在不同操作系统平台（如 Windows、Mac、Linux 等）上播放多种格式的视频文件，常见的视频格式包括 RMVB、AVI、WMV 等。该播放器包含了两个独立变化的维度（操作系统 × 视频格式），适合使用桥接模式。

类图如下：

代码如下：

// 视频文件（实现化角色）
public interface VideoFile {
    void decode(String fileName);
}

// avi 文件（具体实现化角色）
public class AVIFile implements VideoFile {

    @Override
    public void decode(String fileName) {
        System.out.println("avi视频文件：" + fileName);
    }
}

// rmvb 文件（具体实现化角色）
public class RMVBFile implements VideoFile {

    @Override
    public void decode(String fileName) {
        System.out.println("rmvb文件：" + fileName);
    }
}

// 操作系统版本（抽象化角色）
public abstract class OperatingSystemVersion {

    protected VideoFile videoFile;

    public OperatingSystemVersion(VideoFile videoFile) {
        this.videoFile = videoFile;
    }

    public abstract void play(String fileName);
}

// Windows 版本（扩展抽象化角色）
public class Windows extends OperatingSystemVersion {

    public Windows(VideoFile videoFile) {
        super(videoFile);
    }

    @Override
    public void play(String fileName) {
        videoFile.decode(fileName);
    }
}

// Mac 版本（扩展抽象化角色）
public class Mac extends OperatingSystemVersion {

    public Mac(VideoFile videoFile) {
        super(videoFile);
    }

    @Override
    public void play(String fileName) {
        videoFile.decode(fileName);
    }
}

// 测试类
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        OperatingSystemVersion os = new Windows(new AVIFile());
        os.play("战狼3");
    }
}

运行输出：

avi视频文件：战狼3

好处：

• 桥接模式提高了系统的可扩充性，在两个变化维度中任意扩展一个维度，都不需要修改原有系统。如：如果现在还有一种视频文件类型 wmv，我们只需要再定义一个类实现 VideoFile 接口即可，其他类不需要发生变化；
• 实现细节对客户透明。

提示

回到开头的图形与颜色的例子：用桥接模式改造后，"形状"作为抽象化角色持有"颜色"（实现化角色）的引用，形状有几种 × 颜色有几种时，类的总数是 相加（m + n + 桥）而不是继承方式的相乘（m × n），维度越多优势越明显。

4. 使用场景

• 当一个类存在两个独立变化的维度，且这两个维度都需要进行扩展时；
• 当一个系统不希望使用继承，或因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加时；
• 当一个系统需要在构件的抽象化角色和具体化角色之间增加更多的灵活性时。避免在两个层次之间建立静态的继承联系，通过桥接模式可以使它们在抽象层建立一个关联关系。

5. 小结

• 桥接模式解决的核心问题是多维度变化导致的类爆炸：把"谁在变化"拆成两个独立的层次，中间用组合（一个成员变量引用）搭一座"桥"；
• 它是合成复用原则最直接的体现——用组合代替继承，两个维度可以各自独立扩展、任意组合；
• 理解的关键是分清两个维度哪个做"抽象化"（行为的主导方，如操作系统）、哪个做"实现化"（被使用的一方，如视频文件）；
• JDK 中的典型应用是 JDBC：DriverManager（抽象化）与各数据库 Driver（实现化）通过桥接解耦，应用面向 Connection/Statement 接口编程，切换数据库不需要改业务代码。