Java设计模式：桥接模式实现分离抽象与实现以增强对象复用性

桥接模式是一种结构型设计模式，它通过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，又称为接口(Interface)模式。这种模式涉及到一个作为桥接的接口，使得实体类的功能独立于接口实现类，这两种类型的类可以结构化的改变而不会相互影响。

模式结构

桥接模式包含如下角色：

• Abstraction：抽象类。定义了一组操作的接口，这些操作依赖于实现类来完成具体的功能。
• RefinedAbstraction：扩充抽象类。继承自抽象类，并实现了一些额外的操作或行为。
• Implementor：实现类接口。定义了一组方法，供具体实现类来实现。
• ConcreteImplementor：具体实现类。实现了实现类接口中的方法，提供了具体的功能实现。

代码示例

设想如果要绘制矩形、圆形、椭圆、正方形，我们至少需要4个形状类，但是如果绘制的图形需要具有不同的颜色，如红色、绿色、蓝色等，此时至少有如下两种设计方案：

1. 第一种设计方案是为每一种形状都提供一套各种颜色的版本。
2. 第二种设计方案是根据实际需要对形状和颜色进行组合

对于有两个变化维度（即两个变化的原因）的系统，采用方案二来进行设计系统中类的个数更少，且系统扩展更为方便。设计方案二即是桥接模式的应用。桥接模式将继承关系转换为关联关系，从而降低了类与类之间的耦合，减少了代码编写量。
我们通过使用桥接模式，我们可以将这两个抽象部分与它们的实现部分分离，使得它们可以独立地变化。在客户端代码中，我们可以通过组合不同的Shape和Color对象来创建不同的形状和颜色组合。以下是代码示例：
Shape类接口和实现：

// 抽象部分
interface Shape {
    void draw();
}

class Circle implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Circle");
    }
}

class Square implements Shape {
    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Drawing Square");
    }
}

Color接口和实现：

interface Color {
    void applyColor();
}

class Red implements Color {
    @Override
    public void applyColor() {
        System.out.println("Applying Red Color");
    }
}

class Blue implements Color {
    @Override
    public void applyColor() {
        System.out.println("Applying Blue Color");
    }
}

桥接类：

class ShapeColorBridge {
    private Shape shape;
    private Color color;

    public ShapeColorBridge(Shape shape, Color color) {
        this.shape = shape;
        this.color = color;
    }

    public void drawShapeWithColor() {
        color.applyColor();
        shape.draw();
    }
}

使用：

public class BridgePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Shape circle = new Circle();
        Shape square = new Square();

        Color red = new Red();
        Color blue = new Blue();

        ShapeColorBridge bridge1 = new ShapeColorBridge(circle, red);
        ShapeColorBridge bridge2 = new ShapeColorBridge(square, blue);

        bridge1.drawShapeWithColor();
        bridge2.drawShapeWithColor();
    }
}

桥接模式的优点

• 分离抽象接口及其实现部分。
• 桥接模式有时类似于多继承方案，但是多继承方案违背了类的单一职责原则（即一个类只有一个变化的原因），复用性比较差，而且多继承结构中类的个数非常庞大，桥接模式是比多继承方案更好的解决方法。
• 桥接模式提高了系统的可扩充性，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。
• 实现细节对客户透明，可以对用户隐藏实现细节。

桥接模式的缺点

• 桥接模式的引入会增加系统的理解与设计难度，由于聚合关联关系建立在抽象层，要求开发者针对抽象进行设计与编程。
• 桥接模式要求正确识别出系统中两个独立变化的维度，因此其使用范围具有一定的局限性。

分析使用桥接模式的情况

1. 当你想避免一个类有多个维度的继承的层次结构时。桥接模式提供了一种方式，可以将这些维度拆分成两个独立的继承层次结构。这样，每一个维度都可以独立地改变和扩展。
2. 类的功能有两个或两个以上的独立变化维度，且每个维度都要求能够独立地进行扩展。在这种情况下，可以使用桥接模式来分别对每个维度进行封装和扩展。
3. 当一个系统需要在抽象化角色和实现化角色之间增加更多的灵活性，避免在两个层次之间建立静态的继承联系时。桥接模式可以使这两个角色在抽象层建立一个关联关系，而不是固定的继承关系。
4. 当抽象化角色和实现化角色需要独立扩展而互不影响，且在程序运行时可以动态将一个抽象化子类的对象和一个实现化子类的对象进行组合时。这种情况下，桥接模式可以实现系统的动态耦合。
5. 对于那些不希望使用继承或者因为多层次继承导致系统类的个数急剧增加的系统，桥接模式提供了一个解决方案。