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桥接模式
桥接模式（Bridge Pattern）是一种结构型设计模式，核心思想是将抽象与实现分离，使两者能独立变化。它像一座连接两岸的桥梁，让“抽象层”和“实现层”自由组合，避免因多维度变化导致的“类爆炸”问题。例如，手机型号（抽象层）和功能模块（实现层）可以独立升级，无需为每种组合创建新类。
一、通俗理解
想象你设计一款智能遥控器：
- 传统方式：为每个电器（电视、空调）开发专用遥控器，导致代码冗余。
- 桥接模式：
- 抽象层：遥控器的通用操作（开关、调音量）。
- 实现层：不同电器的具体功能（电视换台、空调调温）。
通过桥接，一个遥控器可控制所有电器，新增电器只需扩展实现层，无需修改抽象层。
二、模式结构
桥接模式包含四个角色：
- 抽象化（Abstraction）：定义高层接口（如遥控器基类）。
- 扩展抽象化（Refined Abstraction）：扩展功能（如带定时功能的遥控器）。
- 实现化（Implementor）：定义底层接口（如电器开关标准）。
- 具体实现化（Concrete Implementor）：实现具体功能（如电视、空调）。
三、适用场景
- 多维度变化：如形状（圆形/矩形）×颜色（红/蓝）、支付渠道（微信/支付宝）×支付方式（扫码/密码）。
- 动态组合需求：运行时灵活切换抽象与实现（如跨平台应用适配不同系统）。
- 避免继承爆炸：替代多层类继承，提升代码可维护性。
四、代码实现
1. C++ 示例（遥控器与电器桥接）
#include <iostream> // 实现层：电器接口
class Device {
public: virtual void turnOn() = 0; virtual void setMode(int mode) = 0;
}; // 具体实现：电视
class TV : public Device {
public: void turnOn() override { std::cout << "电视启动\n"; } void setMode(int mode) override { std::cout << "切换到频道：" << mode << std::endl; }
}; // 抽象层：遥控器基类
class RemoteControl {
protected: Device* device;
public: RemoteControl(Device* dev) : device(dev) {} virtual void powerOn() { device->turnOn(); } virtual void setMode(int mode) = 0;
}; // 扩展抽象：带数字按键的遥控器
class AdvancedRemote : public RemoteControl {
public: AdvancedRemote(Device* dev) : RemoteControl(dev) {} void setMode(int mode) override { device->setMode(mode); }
}; // 客户端
int main() { Device* tv = new TV(); RemoteControl* remote = new AdvancedRemote(tv); remote->powerOn(); // 输出：电视启动 remote->setMode(5); // 输出：切换到频道：5 delete tv; delete remote; return 0;
}
2. Python 示例（图形绘制：形状×颜色）
from abc import ABC, abstractmethod # 实现层：颜色接口
class Color(ABC): @abstractmethod def apply_color(self): pass class Red(Color): def apply_color(self): return "红色" # 抽象层：形状基类
class Shape(ABC): def __init__(self, color): self.color = color @abstractmethod def draw(self): pass class Circle(Shape): def draw(self): print(f"绘制{self.color.apply_color()}的圆形") # 客户端
if __name__ == "__main__": red_circle = Circle(Red()) red_circle.draw() # 输出：绘制红色的圆形
3. Java 示例（支付系统：渠道×方式）
// 实现层：支付方式接口
interface PayMode { boolean securityCheck(String uid);
} class FacePay implements PayMode { public boolean securityCheck(String uid) { System.out.println("人脸识别验证通过"); return true; }
} // 抽象层：支付渠道基类
abstract class Payment { protected PayMode payMode; public Payment(PayMode mode) { this.payMode = mode; } public abstract void pay(String uid, double amount);
} class WeChatPay extends Payment { public WeChatPay(PayMode mode) { super(mode); } public void pay(String uid, double amount) { if (payMode.securityCheck(uid)) { System.out.println("微信支付成功：" + amount); } }
} // 客户端
public class Client { public static void main(String[] args) { Payment payment = new WeChatPay(new FacePay()); payment.pay("user123", 100.0); // 输出：人脸识别 → 微信支付成功 }
}
五、优缺点分析
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 1. 解耦抽象与实现，扩展性强 | 1. 设计复杂度高（需提前识别变化维度） |
| 2. 动态组合对象，灵活性高 | 2. 需维护更多类（抽象/实现分离） |
| 3. 避免类爆炸，符合开闭原则 | 3. 对简单场景可能过度设计 |
六、总结
桥接模式通过组合代替继承，解决了多维度变化的系统设计难题。其核心价值在于：
- 解耦思维：抽象层关注业务逻辑，实现层专注底层细节。
- 动态扩展：新增维度只需扩展对应层级，无需修改现有代码（如新增支付方式或电器类型）。
- 实际应用：广泛用于GUI框架、跨平台开发、支付系统等需要灵活组合的场景。
扩展思考：
- 与适配器模式区别：适配器解决接口兼容问题，桥接模式解决多维解耦问题。
- 与策略模式对比：策略模式针对算法替换，桥接模式针对多维结构分离。