桥接

廖雪峰
资深软件开发工程师，业余马拉松选手。

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。

桥接模式的定义非常玄乎，直接理解不太容易，所以我们还是举例子。

假设某个汽车厂商生产三种品牌的汽车：Big、Tiny和Boss，每种品牌又可以选择燃油、纯电和混合动力。如果用传统的继承来表示各个最终车型，一共有3个抽象类加9个最终子类：

                   ┌───────┐
                   │  Car  │
                   └───────┘
                       ▲
    ┌──────────────────┼───────────────────┐
    │                  │                   │
┌───────┐          ┌───────┐          ┌───────┐
│BigCar │          │TinyCar│          │BossCar│
└───────┘          └───────┘          └───────┘
    ▲                  ▲                  ▲
    │                  │                  │
    │ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
    ├─│  BigFuelCar   │├─│  TinyFuelCar  │├─│  BossFuelCar  │
    │ └───────────────┘│ └───────────────┘│ └───────────────┘
    │ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
    ├─│BigElectricCar │├─│TinyElectricCar│├─│BossElectricCar│
    │ └───────────────┘│ └───────────────┘│ └───────────────┘
    │ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐│ ┌───────────────┐
    └─│ BigHybridCar  │└─│ TinyHybridCar │└─│ BossHybridCar │
      └───────────────┘  └───────────────┘  └───────────────┘

如果要新增一个品牌，或者加一个新的引擎（比如核动力），那么子类的数量增长更快。

所以，桥接模式就是为了避免直接继承带来的子类爆炸。

我们来看看桥接模式如何解决上述问题。

在桥接模式中，首先把Car按品牌进行子类化，但是，每个品牌选择什么发动机，不再使用子类扩充，而是通过一个抽象的“修正”类，以组合的形式引入。我们来看看具体的实现。

首先定义抽象类Car，它引用一个Engine：

public abstract class Car {
    // 引用Engine:
    protected Engine engine;

    public Car(Engine engine) {
        this.engine = engine;
    }

    public abstract void drive();
}

Engine的定义如下：

public interface Engine {
    void start();
}

紧接着，在一个“修正”的抽象类RefinedCar中定义一些额外操作：

public abstract class RefinedCar extends Car {
    public RefinedCar(Engine engine) {
        super(engine);
    }

    public void drive() {
        this.engine.start();
        System.out.println("Drive " + getBrand() + " car...");
    }

    public abstract String getBrand();
}

这样一来，最终的不同品牌继承自RefinedCar，例如BossCar：

public class BossCar extends RefinedCar {
    public BossCar(Engine engine) {
        super(engine);
    }

    public String getBrand() {
        return "Boss";
    }
}

而针对每一种引擎，继承自Engine，例如HybridEngine：

public class HybridEngine implements Engine {
    public void start() {
        System.out.println("Start Hybrid Engine...");
    }
}

客户端通过自己选择一个品牌，再配合一种引擎，得到最终的Car：

RefinedCar car = new BossCar(new HybridEngine());
car.drive();

使用桥接模式的好处在于，如果要增加一种引擎，只需要针对Engine派生一个新的子类，如果要增加一个品牌，只需要针对RefinedCar派生一个子类，任何RefinedCar的子类都可以和任何一种Engine自由组合，即一辆汽车的两个维度：品牌和引擎都可以独立地变化。

       ┌───────────┐
       │    Car    │
       └───────────┘
             ▲
             │
       ┌───────────┐       ┌─────────┐
       │RefinedCar │ ─ ─ ─▶│ Engine  │
       └───────────┘       └─────────┘
             ▲                  ▲
    ┌────────┼────────┐         │ ┌──────────────┐
    │        │        │         ├─│  FuelEngine  │
┌───────┐┌───────┐┌───────┐     │ └──────────────┘
│BigCar ││TinyCar││BossCar│     │ ┌──────────────┐
└───────┘└───────┘└───────┘     ├─│ElectricEngine│
                                │ └──────────────┘
                                │ ┌──────────────┐
                                └─│ HybridEngine │
                                  └──────────────┘

桥接模式实现比较复杂，实际应用也非常少，但它提供的设计思想值得借鉴，即不要过度使用继承，而是优先拆分某些部件，使用组合的方式来扩展功能。

练习

使用桥接模式扩展一种新的品牌和新的核动力引擎。

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小结

桥接模式通过分离一个抽象接口和它的实现部分，使得设计可以按两个维度独立扩展。