设计模式之桥接模式：抽象与实现分离，各自独立变化

这是 2020 年 4 月整理的设计模式专题第五篇。桥接模式是结构型模式里理解门槛较高的一篇——它的核心是识别出系统中两个独立变化的维度，并用组合而不是继承把它们连起来。本文用”银行 × 账户”的例子讲透。

简单说明

桥接模式（Bridge Pattern）：将抽象部分与具体实现部分分离，使它们都可以独立地变化。

• 通过组合而不是继承建立两个类的联系；
• 分离抽象部分及其具体实现部分，提高了系统的可扩展性；
• 符合开闭原则，符合合成复用原则；
• 但是增加了系统的理解和设计难度，需要正确识别出系统中两个独立变化的维度。

一句话：当系统存在两个或多个独立变化的维度时，用继承会产生类爆炸，改用组合把它们”桥接”起来。

简单示例

/**
 * 描述：账户接口，独立变化的维度之一
 */
public interface Account {
    Account openAccount();
    void printAccount();
}

/**
 * 描述：活期账号
 */
public class CurrentAccount implements Account {
    @Override
    public Account openAccount() {
        System.out.println("打开活期账号");
        return this;
    }

    @Override
    public void printAccount() {
        System.out.println("活期账号");
    }
}

/**
 * 描述：定期账号
 */
public class RegularAccount implements Account {
    @Override
    public Account openAccount() {
        System.out.println("打开定期账号");
        return this;
    }

    @Override
    public void printAccount() {
        System.out.println("定期账号");
    }
}

/**
 * 描述：银行抽象类，独立变化的维度二，里面组合一个 Account 用于独立的扩展
 */
public abstract class Bank {
    protected Account account;

    public Bank(Account account) {
        this.account = account;
    }

    protected abstract Account openAccount();
}

/**
 * 描述：农业银行
 */
public class ABCBank extends Bank {
    public ABCBank(Account account) {
        super(account);
    }

    @Override
    protected Account openAccount() {
        super.account.printAccount();
        return super.account.openAccount();
    }
}

/**
 * 描述：工商银行
 */
public class ICBCBank extends Bank {
    public ICBCBank(Account account) {
        super(account);
    }

    @Override
    protected Account openAccount() {
        super.account.printAccount();
        return super.account.openAccount();
    }
}

public class BridgeTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 农业银行的活期账号
        Bank abcBank = new ABCBank(new CurrentAccount());
        // 工商银行的定期账号
        Bank icbcBank = new ICBCBank(new RegularAccount());
        abcBank.openAccount();
        icbcBank.openAccount();
    }
}

两个独立变化的维度：

• 维度一：账户类型（活期 / 定期）——变化的是 Account 实现；
• 维度二：银行（农行 / 工行）——变化的是 Bank 实现。

Bank 通过构造器组合一个 Account，银行与账户自由搭配：农行活期、农行定期、工行活期、工行定期，无需为每个组合建一个类。

为什么不用继承

如果不用桥接，用继承表达”银行 × 账户”：

继承方案（类爆炸）：
        Bank
       /    \
   ABCBank  ICBCBank
    /   \     /   \
 活期  定期  活期  定期     ← 新增账户类型/银行都要加类

桥接方案（组合）：
        Bank ──组合──> Account
       /    \            /  \
   ABCBank  ICBCBank  活期  定期

• 继承方案：m 种银行 × n 种账户 = m × n 个类，类爆炸；
• 桥接方案：m + n 个类，线性增长，任意组合自由搭配。

适用场景与优缺点

适用场景：

• 系统存在两个或多个独立变化的维度，且都希望独立扩展；
• 不希望使用继承，或因多层继承导致类数量爆炸；
• 抽象部分和实现部分需要动态切换（运行时换实现）。

优点：

• 抽象与实现分离，两者独立扩展，符合开闭原则；
• 使用组合替代继承，符合合成复用原则；
• 提高了系统的可扩展性和灵活性。

缺点：

• 增加了系统的理解和设计难度；
• 需要正确识别出系统中两个独立变化的维度，识别错了反而增加复杂度。

现实中的应用

小结

• 桥接模式将抽象部分与具体实现部分分离，使它们可以独立变化。
• 用组合而不是继承建立联系，两个维度自由搭配，避免类爆炸。
• 关键难点：正确识别两个独立变化的维度。
• 同时符合开闭原则和合成复用原则，但增加了理解与设计难度。
• 一句话：继承是”绑定”两个维度，桥接是”解绑”两个维度。