C++ 設計模式之橋接模式

將抽象部份與它的實現部份分離，使它們都可以獨立地變化。 

一、緣由

假設現在需要大、中、小、三種型號的畫筆來繪制7種不同的顏色，如果使用蠟筆，就需要准備 3*7 = 21支蠟筆。而如果使用毛筆，則只需要3支毛筆和7中顏料。顯然使用毛筆的形式要比蠟筆簡單許多，這其中緣由在於在蠟筆這個對象中型號和顏料兩個不同維度的因素耦合太強，而毛筆的型號和顏色屬於松耦合的關系。 在毛筆實例中，型號大小和顏色是分離的，可以獨立變化的。 這就是橋接模式的基本思想：將不同維度的變化職責抽取出來形成各自的繼承等級結構，從而能夠讓其分別獨立變化。

二、實現

我們給出橋接模式的UML類圖如下：

可以看到，在橋接模式中，存著左右兩棵繼承樹，Abstraction和Implementor，兩棵繼承樹可以獨立發展變化，互不干擾。
有這樣的一個情景，在不同的操作系統上，音頻解碼的算法都是一致的，而播放聲音的方法卻不一致。我們要實現一個播放器能夠在不同的操作系統上播放不同格式的音樂，這裡有兩個變化的維度：音頻格式和操作系統。在學習橋接模式之前，我們的解決方案如下：

顯然因為我們將音頻解碼和播放音頻的職責設計成了強耦合，於是我們的系統結構變得復雜了，這就是違反單一職責的後果。於是我們使用了橋接模式，將操作系統播放音頻的職責抽取出來，成為一棵新的繼承樹，讓播放音頻和音頻解碼兩個職責獨立變化。這樣播放器的音頻播放部分被抽離了，也就是抽象和實現分離。使用了橋接模式的UML類圖如下：

可以看到，使用了橋接模式之後的解決方案十分清晰明了。橋接模式的好處由於可見一斑。

三、代碼

下面給出橋接模式的示例代碼

#include 
#include 

using std::string;

class OperatinSystem {
public:
    OperatinSystem (){};
    virtual ~OperatinSystem (){};
    virtual void doPlay() = 0;
};

class Linux : public OperatinSystem {
public:
    Linux  (){};
    virtual ~Linux(){};
    virtual void doPlay(){
        std::cout << " Linux" << std::endl;
    }
};

class Unix : public OperatinSystem {
public:
    Unix(){};
    virtual ~Unix(){};
    virtual void doPlay(){
        std::cout << " Unix" << std::endl;
    }
};

class Windows : public OperatinSystem {
public:
    Windows  (){};
    virtual ~Windows(){};
    virtual void doPlay(){
        std::cout << " Windows" << std::endl;
    }
};

class Player {
protected:
    OperatinSystem *OS;
public:
    Player (): OS(NULL){};
    virtual void setOS(OperatinSystem *os){OS = os;}
    virtual ~Player (){};

    virtual void play() = 0;
};

class MP3Player : public Player{
public:
    MP3Player(){};
    virtual ~MP3Player(){};
    virtual void play(){
        std::cout << "Play MP3 under ";
        OS->doPlay();
    }
};

class WAVPlayer : public Player{
public:
    WAVPlayer(){};
    virtual ~WAVPlayer(){};
    virtual void play(){
        std::cout << "Play WAV under ";
        OS->doPlay();
    }
};

class WMAPlayer : public Player{
public:
    WMAPlayer(){};
    virtual ~WMAPlayer(){};
    virtual void play(){
        std::cout << "Play WMA under ";
        OS->doPlay();
    }
};

int main(void)
{
    Player *mp3Player = new MP3Player;
    mp3Player->setOS(new Linux);
    mp3Player->play();
    mp3Player->setOS(new Windows);
    mp3Player->play();
    mp3Player->setOS(new Unix);
    mp3Player->play();

    Player *wmalayer = new WMAPlayer;
    wmalayer->setOS(new Linux);
    wmalayer->play();
    wmalayer->setOS(new Windows);
    wmalayer->play();
    wmalayer->setOS(new Unix);
    wmalayer->play();

    Player *wavPlayer = new WAVPlayer;
    wavPlayer->setOS(new Linux);
    wavPlayer->play();
    wavPlayer->setOS(new Windows);
    wavPlayer->play();
    wavPlayer->setOS(new Unix);
    wavPlayer->play();
}

運行結果：

Play MP3 under  Linux
Play MP3 under  Windows
Play MP3 under  Unix
Play WMA under  Linux
Play WMA under  Windows
Play WMA under  Unix
Play WAV under  Linux
Play WAV under  Windows
Play WAV under  Unix