C++ 橋接模式 - 開(kāi)關(guān)和電器
橋接模式（Bridge Pattern）是將抽象部分與它的實(shí)現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨(dú)立地變化。
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模式結(jié)構(gòu)
UML 結(jié)構(gòu)圖：
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Abstraction（抽象類）：用于定義抽象類的接口，并且維護(hù)一個(gè)指向 Implementor 實(shí)現(xiàn)類的指針。它與 Implementor 之間具有關(guān)聯(lián)關(guān)系。
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RefinedAbstraction（擴(kuò)充抽象類）：擴(kuò)充由 Abstraction 定義的接口，在 RefinedAbstraction 中可以調(diào)用在 Implementor 中定義的業(yè)務(wù)方法。
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Implementor（實(shí)現(xiàn)類接口）：定義實(shí)現(xiàn)類的接口，這個(gè)接口不一定要與 Abstraction 的接口完全一致，事實(shí)上這兩個(gè)接口可以完全不同。
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ConcreteImplementor（具體實(shí)現(xiàn)類）：實(shí)現(xiàn)了 Implementor 定義的接口，在不同的 ConcreteImplementor 中提供基本操作的不同實(shí)現(xiàn)。在程序運(yùn)行時(shí)，ConcreteImplementor 對(duì)象將替換其父類對(duì)象，提供給 Abstraction 具體的業(yè)務(wù)操作方法。
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優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
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分離抽象和實(shí)現(xiàn)部分。橋接模式使用“對(duì)象間的關(guān)聯(lián)關(guān)系”解耦了抽象和實(shí)現(xiàn)之間固有的綁定關(guān)系，使得抽象和實(shí)現(xiàn)可以沿著各自的維度來(lái)變化。即抽象和實(shí)現(xiàn)不再在同一個(gè)繼承層次結(jié)構(gòu)中，而是“子類化”它們，使它們各自都具有自己的子類，以便可以進(jìn)行任意組合，從而獲得多維度的組合對(duì)象。
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在很多情況下，橋接模式可以取代多層繼承方案。多層繼承違背了“單一職責(zé)原則”，復(fù)用性較差，且類的個(gè)數(shù)非常多。所以相比起來(lái)，橋接模式更好，它極大地減少了子類的個(gè)數(shù)。
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提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，在兩個(gè)變化維度中任意擴(kuò)展一個(gè)維度，都不需要修改原有系統(tǒng)，符合“開(kāi)閉原則”。
缺點(diǎn)：
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增加了系統(tǒng)的理解與設(shè)計(jì)難度，由于關(guān)聯(lián)關(guān)系建立在抽象層，要求開(kāi)發(fā)者一開(kāi)始就針對(duì)抽象層進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程。
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需要能正確識(shí)別出系統(tǒng)中兩個(gè)獨(dú)立變化的維度，因此使用范圍具有一定的局限性，如何正確識(shí)別兩個(gè)獨(dú)立維度也需要一定的經(jīng)驗(yàn)積累。
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適用場(chǎng)景
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如果一個(gè)系統(tǒng)需要在抽象化和具體化之間增加更多的靈活性，避免在兩個(gè)層次之間建立靜態(tài)的繼承關(guān)系，通過(guò)橋接模式可以使它們?cè)诔橄髮咏⒁粋€(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。
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“抽象部分”和“實(shí)現(xiàn)部分”可以以繼承的方式獨(dú)立擴(kuò)展而互不影響，在程序運(yùn)行時(shí)，可以動(dòng)態(tài)地將一個(gè)抽象化子類的對(duì)象和一個(gè)實(shí)現(xiàn)化子類的對(duì)象進(jìn)行組合，即系統(tǒng)需要對(duì)抽象化角色和實(shí)現(xiàn)化角色進(jìn)行動(dòng)態(tài)耦合。
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一個(gè)系統(tǒng)存在多個(gè)（≥ 2）獨(dú)立變化的維度，且這多個(gè)維度都需要獨(dú)立進(jìn)行擴(kuò)展。
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對(duì)于那些不希望使用繼承或因?yàn)槎鄬永^承導(dǎo)致系統(tǒng)類的個(gè)數(shù)急劇增加的系統(tǒng)，橋接模式尤為適用。
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案例分析
開(kāi)關(guān)和電器
電器是生活中必不可少的東西，幾乎每家每戶都有，例如：電視、風(fēng)扇、電燈 ...... 雖然類型眾多，但無(wú)論什么電器，都是由開(kāi)關(guān)控制的。而開(kāi)關(guān)也有很多種，例如：拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)、兩位開(kāi)關(guān)、調(diào)光開(kāi)關(guān) ......
對(duì)于開(kāi)關(guān)和電器來(lái)說(shuō)，不管任何時(shí)候，都可以在不觸及另一方的情況下進(jìn)行更換。比如，可以在不更換開(kāi)關(guān)的情況下?lián)Q掉燈泡（或風(fēng)扇），也可以在不接觸燈泡（或風(fēng)扇）的情況下更換掉開(kāi)關(guān)，甚至可以在不接觸開(kāi)關(guān)的情況下將燈泡和風(fēng)扇互換。
這看起來(lái)很自然，當(dāng)然也應(yīng)該是這樣！當(dāng)不同的事物聯(lián)系到一起時(shí)，它們應(yīng)該在一個(gè)可以變更或者替換的系統(tǒng)中，以便不相互影響或者使影響盡可能的小，這樣才能更方便、更低成本地去管理系統(tǒng)。試想一下，如果要更換房間里的一個(gè)燈泡，還必須把開(kāi)關(guān)也換了，你會(huì)考慮使用這樣的系統(tǒng)嗎？
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代碼實(shí)現(xiàn)
創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)類接口
所有電器都有一些共性，可以被打開(kāi)和關(guān)閉：
// implementor.h #ifndef IMPLEMENTOR_H #define IMPLEMENTOR_H // 電器 class IEquipment { public: virtual ~IEquipment() {} // 打開(kāi) virtual void PowerOn() = 0; // 關(guān)閉 virtual void PowerOff() = 0; }; #endif // IMPLEMENTOR_H
創(chuàng)建具體實(shí)現(xiàn)類
接下來(lái)，是真正的電器 - 電燈和風(fēng)扇，它們實(shí)現(xiàn)了 IEquipment 接口：
// concrete_implementor.h #ifndef CONCRETE_IMPLEMENTOR_H #define CONCRETE_IMPLEMENTOR_H #include "implementor.h" #include // 電燈 class Light : public IEquipment { public: // 開(kāi)燈 void PowerOn() override { std::cout << "Light is on." << std::endl; } // 關(guān)燈 void PowerOff() override { std::cout << "Light is off." << std::endl; } }; // 風(fēng)扇 class Fan : public IEquipment { public: // 打開(kāi)風(fēng)扇 void PowerOn() override { std::cout << "Fan is on." << std::endl; } // 關(guān)閉風(fēng)扇 void PowerOff() override { std::cout << "Fan is off." << std::endl; } }; #endif // CONCRETE_IMPLEMENTOR_H
創(chuàng)建抽象類
對(duì)于開(kāi)關(guān)來(lái)說(shuō)，它并不知道電燈和風(fēng)扇的存在，只知道自己可以控制（打開(kāi)/關(guān)閉）某個(gè)電器。也就是說(shuō)，每個(gè) ISwitch 應(yīng)該持有一個(gè) IEquipment 對(duì)象：
// abstraction.h #ifndef ABSTRACTION_H #define ABSTRACTION_H #include "implementor.h" // 開(kāi)關(guān) class ISwitch { public: ISwitch(IEquipment *equipment) { m_pEquipment = equipment; } virtual ~ISwitch() {} // 打開(kāi)電器 virtual void On() = 0; // 關(guān)閉電器 virtual void Off() = 0; protected: IEquipment *m_pEquipment; }; #endif // ABSTRACTION_H
創(chuàng)建擴(kuò)充抽象類
特定類型的開(kāi)關(guān)很多，比如拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)、兩位開(kāi)關(guān)：
// refined_abstraction.h #ifndef REFINED_ABSTRACTION_H #define REFINED_ABSTRACTION_H #include "abstraction.h" #include // 拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān) class PullChainSwitch : public ISwitch { public: PullChainSwitch(IEquipment *equipment) : ISwitch(equipment) {} // 用拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)打開(kāi)電器 void On() override { std::cout << "Switch on the equipment with a pull chain switch." << std::endl; m_pEquipment->PowerOn(); } // 用拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)關(guān)閉電器 void Off() override { std::cout << "Switch off the equipment with a pull chain switch." << std::endl; m_pEquipment->PowerOff(); } }; // 兩位開(kāi)關(guān) class TwoPositionSwitch : public ISwitch { public: TwoPositionSwitch(IEquipment *equipment) : ISwitch(equipment) {} // 用兩位開(kāi)關(guān)打開(kāi)電器 void On() override { std::cout << "Switch on the equipment with a two-position switch." << std::endl; m_pEquipment->PowerOn(); } // 用兩位開(kāi)關(guān)關(guān)閉電器 void Off() override { std::cout << "Switch off the equipment with a two-position switch." << std::endl; m_pEquipment->PowerOff(); } }; #endif // REFINED_ABSTRACTION_H
創(chuàng)建客戶端
很好，是時(shí)候?qū)㈤_(kāi)關(guān)和電器關(guān)聯(lián)起來(lái)了：
// main.cpp #include "refined_abstraction.h" #include "concrete_implementor.h" #ifndef SAFE_DELETE #define SAFE_DELETE(p) { if(p){delete p; p=nullptr;} } #endif int main() { // 創(chuàng)建電器 - 電燈、風(fēng)扇 IEquipment *light = new Light(); IEquipment *fan = new Fan(); /** * 創(chuàng)建開(kāi)關(guān) - 拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)、兩位開(kāi)關(guān) * 將拉鏈?zhǔn)介_(kāi)關(guān)和電燈關(guān)聯(lián)起來(lái)，將兩位開(kāi)關(guān)和風(fēng)扇關(guān)聯(lián)起來(lái) **/ ISwitch *pullChain = new PullChainSwitch(light); ISwitch *twoPosition = new TwoPositionSwitch(fan); // 開(kāi)燈、關(guān)燈 pullChain->On(); pullChain->Off(); // 打開(kāi)風(fēng)扇、關(guān)閉風(fēng)扇 twoPosition->On(); twoPosition->Off(); SAFE_DELETE(twoPosition); SAFE_DELETE(pullChain); SAFE_DELETE(fan); SAFE_DELETE(light); getchar(); return 0; }
輸出如下：
Switch on the equipment with a pull chain switch.
Light is on.
Switch off the equipment with a pull chain switch.
Light is off.
Switch on the equipment with a two-position switch.
Fan is on.
Switch off the equipment with a two-position switch.
Fan is off.
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