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橋接模式 (Bridge Pattern)

        今天你要設計一個搖控器程式,想要讓不同廠商的電視都能使用的話,依我們對物件導向的了解,我們知道把搖控器抽象化成一個介面是個不錯的方法,各家廠商都依照此介面去實作他們的搖控器程式就可以。上述的類別圖看起來會如下所示:


        看起來這樣的架構好像還 OK,但繼續使用下去就會發現有問題了。假如 LG,Sony 都有自己特定 API,則各家的搖控器在操作電視的 method 勢必要使用廠商的電視 API。當某天 LG 修改了 API,則所有的 LGControl 都要跟著修改。另外當哪天 RemoteControl 也需要做修改時,是不是底下的實作也需要跟著修改了?是否有一個模式,能不只有改變實作,同時也能改變抽象呢?答案就是接下來要介紹的模式:橋接模式。

橋接模式把抽象和實作分開,如此他們兩個可以互相獨立
Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently. 

        橋接模式允許你改變實作及抽象,採取的作法是將實作與抽象放在兩個不同的類別階層中,由類別圖來看會比較清楚:



        以我們搖控器的例子來解釋這個類別圖的話,Abstraction 就是我們的 RemoteControl。Implementor 就是我們把容易變動的 method 獨立出來的一個介面,讓實作依賴此介面。例如 on(),off(),setChannel() 等都是跟廠商的 API 有關係,因此把這些 method 當成介面放在 Implementor 很適合。 ConcreteImplementorA 及 ConcreteImplementorB 就是各家廠商的實作。從類別圖可以看到,當未來 Abstraction 需要做更改時,我們一樣可以創造一個 RefinedAbstraction,而不影響功能上的實作,因為會變動的 method 都移到了 Implementor。Abstraction 和 Implementor 之間的關係就叫做橋接,對於 Abstraction 的實作,不用依賴特定 API,而是透過 Implementor 來橋接到特定 API,如 Sony 電視的 API

        接著來看看橋接模式如何用在搖控器的例子吧:

// Abstraction
public interface RemoteControl {

    public void on();
    public void off();
    public void setChannel(int channel);
    public void getTvName();
}

// Implementor
public interface TvFucntion {

    // 這些是跟廠商高度相依的行為
    // 把這些行為封裝起來
    public void on();
    public void off();
    public void setChannel();
}

// ConcreteImplementor
public class SonyTv implement TvFunction {

    @Override
    public void on()
    {
        // 這裡就是各家廠商串接自家的 API
        // 以便讓自家電視能正常運作
    }

    @Override
    public void off()
    {
        // 這裡就是各家廠商串接自家的 API
        // 以便讓自家電視能正常運作
    }

    @Override
    public void setChannel()
    {
        // 這裡就是各家廠商串接自家的 API
        // 以便讓自家電視能正常運作
    }
}

// 搖控器實作, 就是 Abstraction 實作
public class ConcreteRemote implements RemoteControl {

    private String mTvName;

    // 與電視廠商相依的行為已經被封裝起來,
    // 搖控器不用管這些行為如何實作的
    private TvFunction mTvFunction;

    public ConcreteRemote(TvFuncion tvFucntion)
    {
        // 只要替換掉 tvFucntion,
        // 就能操作不同廠商的電視
        mTvFunction = tvFunction;

        // 這個當然也能封裝在 TvFuntion 裡
        mTvName = "Sony TV";
    }

    // 以下就是橋接模式的威力所在,
    // 搖控器現在已經跟電視功能鬆綁了
    @Override
    public void on()
    {
        mTvFunction.on();
    }

    @Override
    public void off()
    {
        mTvFunction.off();
    }

    @Override
    public void setChannel(int channel)
    {
        mTvFunction.setChannel(channel);
    }
}

        因為橋接模式的特性,所以它很適合用在需要跨多個平台的圖形和視窗系統上,或是當你需要用不同的方式改變介面及實作時,也可以考慮使用橋接模式。橋接模式有以下優點:
  1. 將實作跟介面鬆綁
  2. 抽象跟實作可以各自擴充,不會影響到對方
  3. 對於「具象的抽象類別」所做的改變,不會影響到客戶
        但要注意的是,這個模式也相對的比較複雜,使用時要注意。

參考資料:

        深入淺出設計模式(Head First Design Patterns)
        Bridge 模式

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