设计模式之Bridge Pattern(桥接模式)

简介

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。它是一种对象结构型模式,又称为柄体(Handle and Body)模式。

适用场景

具体体现在处理多维度变化

适用业务场景:某功能为将数据库中的数据转换成多种文件格式,例如txt、xml、pdf等格式,同时需要支持不同类型的数据库的读取。便可使用桥接模式对其进行设计。

这里的维度有俩个,分别为:不同的文件格式和不同的数据库类型。

如下:

不同维度

UML类图

桥接模式通用结构图

通用用例图

针对业务设计的结构图

特定业务用例图

参与者

  • Abstraction(抽象类):用于定义抽象类的接口,它一般是抽象类而不是接口,其中定义了一个Implementor(实现类接口)类型的对象并可以维护该对象,它与Implementor之间具有关联关系,它既可以包含抽象业务方法,也可以包含具体业务方法。
  • RefinedAbstraction(扩充抽象类):扩充由Abstraction定义的接口,通常情况下它不再是抽象类而是具体类,它实现了在Abstraction中声明的抽象业务方法,在RefinedAbstraction中可以调用在Implementor中定义的业务方法。
  • Implementor(实现类接口):定义实现类的接口,这个接口不一定要与Abstraction的接口完全一致,事实上这两个接口可以完全不同,一般而言,Implementor接口仅提供基本操作,而Abstraction定义的接口可能会做更多更复杂的操作。Implementor接口对这些基本操作进行了声明,而具体实现交给其子类。通过关联关系,在Abstraction中不仅拥有自己的方法,还可以调用到Implementor中定义的方法,使用关联关系来替代继承关系。
  • ConcreteImplementor(具体实现类):具体实现Implementor接口,在不同的ConcreteImplementor中提供基本操作的不同实现,在程序运行时,ConcreteImplementor对象将替换其父类对象,提供给抽象类具体的业务操作方法。

用例学习(以适用场景里的业务场景作为代码设计)

  • JDBC 驱动连接管理类:JdbcDriverManager.java
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/**
* JDBC 驱动连接管理类
* @author rechael
*
*/
public class JdbcDriverManager {
public String connectAndReadOracle(){
// 模拟连接Oracle数据库的代码
System.out.println("已成功连接到Oracle数据库");
// 模式 省略 从数据库中获取内容的代码
String content = "已成功从Oracle数据库中读取到了内容";
return content;
}
public String connectAndReadMySql(){
// 模拟连接MySql数据库的代码
System.out.println("已成功连接到MySql数据库");
// 模式 省略 从数据库中获取内容的代码
String content = "已成功从MySql数据库中读取到了内容";
return content;
}
public String connectAndReadSqlServer(){
// 模拟连接Sql Server数据库的代码
System.out.println("已成功连接到Sql Server数据库");
// 模式 省略 从数据库中获取内容的代码
String content = "已成功从Sql Server数据库中读取到了内容";
return content;
}
}
  • <角色:实现类接口> FileExportImpl.java
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/**
* 获取文件内容、连接数据库来源接口
* @author rechael
*
*/
public interface FileExportImpl {
/**
* 读取数据库中的内容
* @param jdbcDriver
* @return
*/
public String readContent();
}
  • <角色:具体实现类> FileExportFromOracle.java
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/**
* 从Oracle数据库获取内容
* @author rechael
*
*/
public class FileExportFromOracle implements FileExportImpl {
@Override
public String readContent() {
JdbcDriverManager jdbcDriver = new JdbcDriverManager();
return jdbcDriver.connectAndReadOracle();
}
}
  • <角色:具体实现类> FileExportFromMySql.java
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/**
* 从MySql数据库获取内容
* @author rechael
*
*/
public class FileExportFromMySql implements FileExportImpl {
@Override
public String readContent() {
JdbcDriverManager jdbcDriver = new JdbcDriverManager();
return jdbcDriver.connectAndReadMySql();
}
}
  • <角色:具体实现类> FileExportFromSqlServer.java
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/**
* 从Sql Server数据库获取内容
* @author rechael
*
*/
public class FileExportFromSqlServer implements FileExportImpl {
@Override
public String readContent() {
JdbcDriverManager jdbcDriver = new JdbcDriverManager();
return jdbcDriver.connectAndReadSqlServer();
}
}
  • <角色:抽象类> FileExportAbstraction.java
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/**
* 文件格式导出 抽象类
* @author rechael
*
*/
public abstract class FileExportAbstraction {
protected FileExportImpl fileSouce;
public void setFileSource(FileExportImpl fileSouce){
this.fileSouce = fileSouce;
}
public abstract void exportFile();
}
  • <角色:扩充抽象类> TxtFileExport.java
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/**
* Txt文件格式导出具体类
* @author rechael
*
*/
public class TxtFileExport extends FileExportAbstraction {
@Override
public void exportFile() {
String readContent = fileSouce.readContent();
System.out.println(readContent + ",将内容导出为.txt格式");
}
}
  • <角色:扩充抽象类> XmlFileExport.java
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/**
* xml文件格式导出具体类
* @author rechael
*
*/
public class XmlFileExport extends FileExportAbstraction {
@Override
public void exportFile() {
String readContent = fileSouce.readContent();
System.out.println(readContent + ",将内容导出为.xml格式");
}
}
  • <角色:扩充抽象类> PdfFileExport.java
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/**
* pdf文件格式导出具体类
* @author rechael
*
*/
public class PdfFileExport extends FileExportAbstraction {
@Override
public void exportFile() {
String readContent = fileSouce.readContent();
System.out.println(readContent + ",将内容导出为.pdf格式");
}
}
  • 客户端测试类: Client.java
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public class Client {
public static void main(String[] args) {
FileExportImpl fileOracle = new FileExportFromOracle();
FileExportImpl fileMySql = new FileExportFromMySql();
FileExportImpl fileSqlServer = new FileExportFromSqlServer();
FileExportAbstraction fileTxtExport = new TxtFileExport();
FileExportAbstraction fileXmlExport = new XmlFileExport();
FileExportAbstraction filePdfExport = new PdfFileExport();
// 如果我们要从Oracle中导出xml格式的数据
fileXmlExport.setFileSource(fileOracle);
fileXmlExport.exportFile();
System.out.println("--------------------\n");
// 如果我们要从MySql中导出txt格式的数据
fileTxtExport.setFileSource(fileMySql);
fileTxtExport.exportFile();
System.out.println("--------------------\n");
// 如果我们要从SqlServer中导出pdf格式的数据
filePdfExport.setFileSource(fileSqlServer);
filePdfExport.exportFile();
}
}
  • 执行结果 如下:
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已成功连接到Oracle数据库
已成功从Oracle数据库中读取到了内容,将内容导出为.xml格式
--------------------
已成功连接到MySql数据库
已成功从MySql数据库中读取到了内容,将内容导出为.txt格式
--------------------
已成功连接到SqlServer数据库
已成功从SqlServer数据库中读取到了内容,将内容导出为.pdf格式
  • 后续系统扩展

现如果需求要求新增加一种文件输入格式 如:html格式

则只需新写一个FileExportAbstraction抽象类的子类 用以输出html格式即可,而不需要修改其他任何类、不需要修改另一维度的代码。

现如果需求要求新增加一类型数据库类型 如:Sybase

则只需新写一个FileExportImpl接口的实现类、用以从Sybase数据库中获取内容、并修改JdbcDriverManager.java类、添加对Sybase数据库的连接和访问。

由此可见 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、提高了系统的扩展性和可维护性。

  • 其他

主要优点:

(1)分离抽象接口及其实现部分。桥接模式使用“对象间的关联关系”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。所谓抽象和实现沿着各自维度的变化,也就是说抽象和实现不再在同一个继承层次结构中,而是“子类化”它们,使它们各自都具有自己的子类,以便任何组合子类,从而获得多维度组合对象。

(2)在很多情况下,桥接模式可以取代多层继承方案,多层继承方案违背了“单一职责原则”,复用性较差,且类的个数非常多,桥接模式是比多层继承方案更好的解决方法,它极大减少了子类的个数。

(3)桥接模式提高了系统的可扩展性,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,符合“开闭原则”