十七、桥接模式

在项目开发中，我们经常会遇到这样的场景：某些类型由于自身的逻辑，往往具有两个或多个维度的变化，比如手机，它有两个变化的维度：一是手机品牌，可能有三星、苹果等；二是手机上的软件，可能有QQ、微信等。为了应对这种“多维度的变化”，我们需要桥接模式来利用面向对象的技术来使得该类型能轻松的沿着多个方向进行变化，而又不引入额外的复杂度。

1. 何为桥接模式

定义：将抽象部分与它的实现部分分离，使他们都可以独立地变化。

比如上面那个例子：假设有一个系统，它可以使用多种方式来进行分类，并且每一种分类都有可能变化，那么就把这些分类方式分离出来让他们独立的变化，以减少他们之间的耦合。

桥接模式的结构图如图1-1所示：

图1-1

Abstraction：定义中所说的抽象部分，通常在这个对象里面，要维护一个实现部分的对象引用，在抽象对象里面的方法，需要调用实现部分的对象来完成。这个对象里面的方法，通常都是跟具体的业务相关的方法。在上面手机的例子中，可以理解为手机品牌接口；

Implementor：定义中所说的实现部分，这个接口不用和Abstraction里面的方法一致，通常是由Implementor接口提供基本的操作，而Abstraction里面定义的是基于这些基本操作的业务方法，也就是说Abstraction定义了基于这些基本操作的较高层次的操作。在上面手机的例子中，可以理解为手机软件接口(也可以是类)；

RefinedAbstraction：抽象部分的具体实现，通常在这个对象里面，定义跟实际业务相关的方法，这些方法的实现通常会使用Abstraction中定义的方法，也可能需要调用实现部分的对象来完成。在上面手机的例子中，可以理解为具体的手机品牌，它实现了Abstraction接口；

ConcreteImplementatorA：实现部分的具体实现，在上面手机的例子中，可以理解为具体的手机软件，它实现了(或继承了) Implementor。

2. 情景设置

我们依然采用上面手机的例子。手机这个例子用桥接模式实现的结构图如图2-1所示：

图2-1

从上面的结构图中我们可以看出桥接模式的优点：它把抽象部分从实现部分中分离出来了，使得两部分能够独立变更。这样，添加新的RefinedAbstraction(抽象部分的具体实现)，对Implementor(实现部分)不会有任何影响；同样，添加新的ConcreteImplementatorC(实现部分的具体实现)，也能做到不影响Abstraction(抽象部分)。

假设不使用桥接模式，我们可能做出的结构图有下面两种：

（1）按品牌分类，如图2-2所示：

图2-2 按品牌分类

（2）按软件分类，如图2-3所示：

图2-3 按软件分类

当我们增加一个手机品牌HTC，按照品牌分类的话我们需要增加手机品牌类HTC，还需要增加两个手机软件类HTC的QQ、HTC的微信；同样，如果需要增加一个手机软件，那么按照手机软件分类的话，我们也是需要增加三个类。当我们需要增加更多的手机品牌和手机软件时，我们会发现类会越来越多，以致无法维护。另外，采用继承的方式，子类和父类之间的耦合度是很高的，以至于父类中的任何变化必然会导致子类发生变化。这种依赖关系限制了灵活性并最终限制了复用性。

3. 代码实现

这里还是继续抽象工厂模式中的应用场景：绘图有两个变化维度，一是工具，可以用HTML5、OWC等；另一个是图形的种类，我们可能需要绘制饼状图、线形图等。下面给出采用桥接模式实现的结构图，如图3-1所示：

图3-1

（1）Chart.h

@protocol Chart <NSObject>

- (void)draw;

@end

（2）LineChart.m(PieChart.m类似)，实现了Chart协议：

- (void)draw
{
    NSLog(@"绘制线形图");
}

（3）Tool.h，一个协议，这个协议里面定义了一个Chart类型的属性和一个绘图的方法。

#import "Chart.h"

@protocol Tool <NSObject>

@property (nonatomic,assign) id<Chart> chart;

- (void)drawing;

@end

（4）HTML5.m(Owc.m类似)，实现了Tool协议：

@synthesize chart = _chart;

- (void)drawing
{
    NSLog(@"HTML5 绘图开始......");

    [_chart draw];

    NSLog(@"HTML5 绘图结束......");
}

（5）客户端调用

id<Tool> tool = [[NSClassFromString(@"HTML5") alloc] init];
tool.chart = [[NSClassFromString(@"LineChart") alloc] init];
[tool drawing];

桥接模式解决了两维或多维变化的问题，结构图和上面的示例所讲述的都是两维，那么多维变化的又是怎么样的呢？假设现在绘图这个功能，需要支持不同的平台，比如说要支持Windows平台和Mac平台，那么结构图又是怎么样的？下面给出这种情况下的桥接模式的结构图，如图3-2所示：

图3-2 多维情况下的桥接模式结构图

4. 小结

4.1 桥接模式的优点

（1）桥接模式使用聚合关系，解耦了抽象和实现之间固有的绑定关系，使得抽象和实现可以沿着各自的维度来变化。
（2）提高了系统的可扩展性，可以独立地对抽象部分和实现部分进行扩展。
（3）可减少子类的个数，这个在前面讲手机示例的时候进行分析了。

4.2 桥接模式的缺点

（1）桥接模式的引入会增加系统的理解与设计难度，由于聚合关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设计与编程。
（2）桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性。

4.3 桥接模式的使用的场景

通过优缺点的分析，我们可以在如下的场景下使用桥接模式：

（1）不想在抽象与其实现之间形成固定的绑定关系；
（2）抽象及其实现都应可以通过子类化独立进行扩展；
（3）对抽象的实现进行修改不应影响客户端代码；
（4）如果每个实现需要额外的子类以细化抽象，则说明有必要把它们分成两个部分；
（5）想在带有不同抽象接口的多个对象之间共享一个实现。

总的来说，桥接模式的本质在于分离抽象和实现。