C#设计模式--桥接模式

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思考并回答以下问题：

桥接模式介绍

桥接模式用于将抽象化和实现化解耦，使得两者可以独立变化。在面向对象中用通俗的话说明：一个类可以通过多角度来分类，每一种分类都可能变化，那么就把多角度分离出来让各个角度都能独立变化，降低各个角度间的耦合。这样说可能不太好理解，举一个画几何图形的例子：我们画的几何图形可以按照形状和颜色两个角度的进行分类，按形状分类，分为圆形、长方形、三角形，按照颜色分类分为蓝色图形、黄色图形和红色图形，而形状和颜色都是可以添加的，比如我们也可以添加五角星形状，颜色可以添加一个绿色。如果按继承来实现的话，如图1所示，我们需要的具体的子类就有9种（形状种类*颜色种类），如果我们添加一个五角星形状，则必须再添加蓝色五角星，黄色五角星和红色五角星三个具体子类，添加一种颜色也一样需要添加这个颜色的各种形状。当我们的形状和颜色的种类都很多时，就需要很多的具体子类，造成子类爆炸。

画图的例子只有两个角度的分类，当一个类有更多角度分类时，具体子类种类（分类1种类*分类2种类*分类3种类…）就更多了。这时我们可以用桥接模式优化，将形状和颜色通过继承生产的强耦合关系改成弱耦合的关联关系，这里采用了组合大于继承的思想。如下图，采用桥接模式时，如果我们想添加一个五角星，只需要添加一个形状类的子类五角星接即可，不需要再去添加各种颜色的具体五角星了，如果我们想要一个蓝色五角星就将五角星和蓝色进行组合来获取。这样设计降低了形状和颜色的耦合，减少了具体子类的种类。

桥接模式的角色

  • Abstraction：抽象化生成的类，如形状类；
  • Implementor：行为实现接口，抽象化后关注的其他的特性，如例子中颜色接口。注意：我们可以把颜色抽象化生成抽象类，把形状作为行为实现接口；
  • RefinedAbstraction：抽象类子类，如圆形，长方形等；
  • ConcreteImplementor：行为实现接口的实现类，如黄色，红色等；

画几何图形例子的代码实现

形状抽象类和三种子类的形状：

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public abstract class Shape
{
    // 形状内部包含了另一个维度：color
    protected IColor color;

    public void SetColor(IColor color)
    {
        this.color = color;
    }
    // 设置形状
    public abstract void Draw();
}

/// <summary>
/// 圆形
/// </summary>
public class Circle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        color.Paint("圆形");
    }
}

/// <summary>
/// 长方形
/// </summary>
public class Rectangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        color.Paint("长方形");
    }
}

/// <summary>
/// 三角形
/// </summary>
public class Triangle : Shape
{
    public override void Draw()
    {
        color.Paint("三角形");
    }
}

颜色接口和三种实现类：

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/// <summary>
/// 颜色接口
/// </summary>
public interface IColor
{
    void Paint(string shape);
}

/// <summary>
/// 蓝色
/// </summary>
public class Blue : IColor
{
    public void Paint(string shape)
    {
        Console.WriteLine($"蓝色的{shape}");
    }
}

/// <summary>
/// 黄色
/// </summary>
public class Yellow : IColor
{
    public void Paint(string shape)
    {
        Console.WriteLine($"黄色的{shape}");
    }
}

/// <summary>
/// 红色
/// </summary>
public class Red : IColor
{
    public void Paint(string shape)
    {
        Console.WriteLine($"红色的{shape}");
    }
}

客户端调用代码：

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class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Shape circle = new Circle();
        IColor blue = new Blue();
        circle.SetColor(blue);//设置颜色
        circle.Draw();//画图

        Shape triangle = new Triangle();
        triangle.SetColor(blue);
        triangle.Draw();

        Console.ReadKey();
    }
}

程序运行结果

小结

上边例子的类图：

桥接模式的使用场景：

当系统实现有多个角度分类，每种分类都可能变化时使用。近几年提出的微服务概念采用了桥接模式的思想，通过各种服务的组合来实现一个大的系统。

桥接模式的优点：

  • 1.实现抽象和具体的分离，降低了各个分类角度间的耦合；
  • 2.扩展性好，解决了多角度分类使用继承可能出现的子类爆炸问题。

桥接模式的缺点：

桥接模式的引进需要通过聚合关联关系建立抽象层，增加了理解和设计系统的难度。

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