C++ 橋接模式 - 開關(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：
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。
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。
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。
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 對象將替換其父類對象，提供給 Abstraction 具體的業(yè)務(wù)操作方法。
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優(yōu)缺點(diǎn)
分離抽象和實(shí)現(xiàn)部分。橋接模式使用“對象間的關(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象。
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，橋接模式更好，它極大地減少了子類的個(gè)數(shù)。
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“開閉原則”。
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，要求開發(fā)者一開始就針對抽象層進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程。
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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適用場景
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，通過橋接模式可以使它們在抽象層建立一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系。
“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)抽象化子類的對象和一個(gè)實(shí)現(xiàn)化子類的對象進(jìn)行組合，即系統(tǒng)需要對抽象化角色和實(shí)現(xiàn)化角色進(jìn)行動(dòng)態(tài)耦合。
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。
對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，但無論什么電器，都是由開關(guān)控制的。而開關(guān)也有很多種，例如：拉鏈?zhǔn)介_關(guān)、兩位開關(guān)、調(diào)光開關(guān) ......
對于開關(guān)和電器來說，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）的情況下更換掉開關(guān)，甚至可以在不接觸開關(guān)的情況下將燈泡和風(fēng)扇互換。
這看起來很自然，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)
所有電器都有一些共性，可以被打開和關(guān)閉：
//?implementor.h
#ifndef?IMPLEMENTOR_H
#define?IMPLEMENTOR_H
//?電器
class?IEquipment
{
public:
????virtual?~IEquipment()?{}
????//?打開
????virtual?void?PowerOn()?=?0;
????//?關(guān)閉
????virtual?void?PowerOff()?=?0;
};
#endif?//?IMPLEMENTOR_H
接下來，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
對于開關(guān)來說，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/關(guān)閉）某個(gè)電器。也就是說，每個(gè) ISwitch 應(yīng)該持有一個(gè) IEquipment 對象：
//?abstraction.h
#ifndef?ABSTRACTION_H
#define?ABSTRACTION_H
#include?"implementor.h"
//?開關(guān)
class?ISwitch
{
public:
????ISwitch(IEquipment?*equipment)?{?m_pEquipment?=?equipment;?}
????virtual?~ISwitch()?{}
????//?打開電器
????virtual?void?On()?=?0;
????//?關(guān)閉電器
????virtual?void?Off()?=?0;
protected:
????IEquipment?*m_pEquipment;
};
#endif?//?ABSTRACTION_H
特定類型的開關(guān)很多，比如拉鏈?zhǔn)介_關(guān)、兩位開關(guān)：
//?refined_abstraction.h
#ifndef?REFINED_ABSTRACTION_H
#define?REFINED_ABSTRACTION_H
#include?"abstraction.h"
#include?
//?拉鏈?zhǔn)介_關(guān)
class?PullChainSwitch?:?public?ISwitch
{
public:
????PullChainSwitch(IEquipment?*equipment)?
????????:?ISwitch(equipment)?{}
????//?用拉鏈?zhǔn)介_關(guān)打開電器
????void?On()?override?{
????????std::cout?<"Switch?on?the?equipment?with?a?pull?chain?switch."?<std::endl;
????????m_pEquipment->PowerOn();
????}
????//?用拉鏈?zhǔn)介_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();
????}
};
//?兩位開關(guān)
class?TwoPositionSwitch?:?public?ISwitch
{
public:
????TwoPositionSwitch(IEquipment?*equipment)
????????:?ISwitch(equipment)?{}
????//?用兩位開關(guān)打開電器
????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
很好，是時(shí)候?qū)㈤_關(guān)和電器關(guān)聯(lián)起來了：
//?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)建開關(guān)?-?拉鏈?zhǔn)介_關(guān)、兩位開關(guān)
????*?將拉鏈?zhǔn)介_關(guān)和電燈關(guān)聯(lián)起來，將兩位開關(guān)和風(fēng)扇關(guān)聯(lián)起來
????**/
????ISwitch?*pullChain?=?new?PullChainSwitch(light);
????ISwitch?*twoPosition?=?new?TwoPositionSwitch(fan);
????//?開燈、關(guān)燈
????pullChain->On();
????pullChain->Off();
????//?打開風(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.
·END·
