Bridge 橋接模式 | 解說實現、Android Windows 設計

Bridge 橋接模式 | 解說實現、Android Windows  設計

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本文探討了物件導向設計中的一種重要模式 - Bridge(橋接模式)。首先,我們將介紹橋接模式的應用場景,探討在實際開發中它是如何發揮作用的。接著,進一步深入,我們將解釋橋接模式的定義並使用 UML 建模方式清晰呈現其結構。在討論橋接模式的設計過程中,我們將詳細闡述其優缺點,幫助讀者更好地理解何時以及如何應用這一模式。最後,提供了一些在實現橋接模式時需要特別注意的事項,以確保開發過程中的順利進行。

在深入探討理論概念後,我們轉向實際操作,介紹了橋接模式的實現方式。這一部分將涵蓋橋接模式的標準實現,為讀者提供實用且具體的程式設計示例,以加深對橋接模式的理解。

通過本文,讀者將能夠全面理解 Bridge 橋接模式,並具備運用它解決實際問題的能力。

寫文章分享不易,如有引用參考請詳註出處,如有指導、意見歡迎留言(如果覺得寫得好也請給我一些支持),感謝 😀


Bridge 設計使用場景

避免兩個層次發生靜態繼承關係 (被迫繼承方法),橋接就是連接抽象與實做的橋梁,也就是將實做隔離出來,透過注入,注入實做類別

● 一個類別存在兩個維度 (讓抽象依賴抽象,而兩者抽象又有不同意義)

維度: 資料、實做

抽象工廠 & Bridge

以抽象工廠的實做技術來說,也是透過抽向來依賴抽象,不過抽象工廠的接口兩者具有相同目標,而橋接模式則沒有這個設定

● 不希望使用 繼承 或因為多層次繼承 導制系統類別的個數增加

● 繼承缺點:靜態、強入侵

設計的粒度越小,被重用的機會會越高,但是以繼承這個行為來說其粒度只會越來越高(代價過大,中間類不可隨意修改實做)


Bridge 定義 & UML 建模

● Bridge 定義

將抽象和實現解耦,使的抽象與實現可以 獨立 變化

● Bridge 角色介紹

角色說明
Abstraction(抽象)定義出該角色的抽象實現,同時內部保存了一個 Implementor 對象
Implementor(大部份是抽象、接口)抽象行為
RefinedAbstraction實現 Abstraction
ConcreteImplementor實現 Implementor 行為

橋接模式的重點在於 建構函數注入,透過注入不同類來達成不同的結果

Bridge 設計:優缺點

● Bridge 設計 優點 :

A. 分離抽象 & 實做,靈活度高

B. 由於抽象行為抽出,可以讓擴充能力變高

C. 符合依賴倒置原則,Abstraction 依賴抽象對象,所以可以透明的使用、替換

● Bridge 設計 缺點 :

A. 不易設計,因為分離會導至檔案量增加,是否有需要用要考量

Bridge 注意事項

● Bridge 模式主要考慮如何拆分抽象、現實(行為),Bridge 模式 主要還是針拆出易變化的行為,避免風險擴散

發現繼承有 N 層時就可以考慮實用橋樑模式

● 橋樑模式 與 策略模式的差異?

兩者之間的主要缺別是 目的;策略模式的目的是,替換算法;橋樑模式的目的是,替換行為

Bridge 設計實現

Bridge 標準實現

A. Implementor 接口:定義抽象行為的方法

interface Additives {
    fun addItem() : String
}

B. ConcreteImplementor:實現行為,這個實現代表了 不同的業務邏輯

class Sugar : Additives {
    override fun addItem(): String {
        return "add sugar finish"
    }
}
class Milk : Additives {
    override fun addItem(): String {
        return "add milk finish"
    }
}

C. Abstraction 抽象類:定義共通抽象方法,並 依賴於 Additives

abstract class CoffeeShop(protected val additives: Additives) {
    // 抽象動作
    abstract fun makeCoffee()
}

D. ConcreteImplementor 類:實現抽象 makeCoffee 方法,並且內部持有 Additives 抽象對象

class MyCoffeeShop constructor(additives: Additives) : 
    CoffeeShop(additives) {
    override fun makeCoffee() {
        println("Make coffee done.")
        println(additives.addItem())
    }
}

● 測試橋接 Bridge 設計:透過注入不同的行為來達到相同物件來切換不同的行為,這也就代表了行為是可以單獨隔離出來維護、發展的

fun main() {
    // 加入 Milk 行為
    // 達成了分離實作 & 行為
    MyCoffeeShop(Milk()).makeCoffee()
}


Android Source 視窗

A. 在 Android 源碼中也有使用到很多的橋接模式,尤其是 View 的部份:1. View 是對於視圖元件的「資料描述」,而 2. 繪製的行為則交給「Canvas」負責

Bridge 角色View 對應
資料TextView、Button... 等等
實做(繪製)Canvas

B. 另一個更廣、更高層次的就是 Framework 層設計的「視窗」,其中會很明顯的涉及「應用」透過 IPC 通訊,將應用視窗交給「系統進程」管理

Bridge 角色視窗對應
資料Window,用來「提供標準的 UI 策略」,像是設定背景、標題、按鍵處理
實做(通訊)WindowManager,用來與「系統進程的視窗管理器」通訊

以下使用 Android 10 作為分析目標

簡單認識應用中 Window & WindowManager 的關係

這裡我們不會別去說明系統進程 WindowManagerService 的跨進程通訊

● 我們關注「應用」本身的「視窗」,看看它是如何體現 Bridge 設計的,本地應用視窗與 Bridge 設計對應的角色如下表

Bridge 角色應用視窗實現類說明
Abstraction(抽象)Window定義出該角色的抽象實現,同時內部保存了一個 Implementor 對象
Implementor(大部份是抽象、接口)PhoneWindow抽象行為
RefinedAbstractionWindowManager實現 Abstraction
ConcreteImplementorWindowManagerImpl實現 Implementor 行為

這裡我們簡單的說明一下本地應用視窗關係的關係

A. 構成視窗:Window 定義抽象 UI 策略、PhoneWindoe 為具體的應用端實現、拓展

B. 顯示視窗:WindowManager 定義抽象添加與顯示視窗的行為、WindowManagerImpl 則是實現與系統進程 IPC 通訊,達到真正的顯示視窗

classDiagram class abstract_Window{ } class PhoneWindow class abstract_WindowManager{ } class WindowManagerImpl PhoneWindow --|> abstract_Window WindowManagerImpl --|> abstract_WindowManager abstract_WindowManager <--o abstract_Window

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