设计模式每日硬核训练 Day 13：桥接模式（Bridge Pattern）完整讲解与实战应用

news2025/7/14 10:40:04

🔄 回顾 Day 12：装饰器模式小结

在 Day 12 中，我们学习了装饰器模式（Decorator Pattern）：

强调在不改变原类结构的前提下，动态为对象增强功能。
通过“包装对象”实现运行时组合，支持功能增强、职责扩展。

今天我们进入结构型设计模式中的另一颗明星——桥接模式（Bridge Pattern）。

桥接模式的核心哲学是：将“抽象”与“实现”解耦，使它们可以独立变化。

一、桥接模式的核心动机

在这里插入图片描述

✅ 为什么要桥接？

当我们遇到一个对象，它需要同时支持两个（或多个）维度的变化：

图形：图形类型（圆、矩形） × 渲染方式（OpenGL、Vulkan）
消息：发送渠道（邮件、短信） × 消息类型（普通、加密）

如果使用继承会怎样？

→ CircleOpenGL
→ CircleVulkan
→ RectangleOpenGL
→ RectangleVulkan

会导致类爆炸！每加一个维度，都要组合多个子类。

桥接模式解决的正是：多维变化下，避免子类组合爆炸，将每个维度封装为独立模块，通过桥接连接。

二、结构图（UML）

+---------------------+         +----------------------+
|      Abstraction     |        |    Implementor        |
+---------------------+        +----------------------+
| +operation()         |        | +implOperation()      |
| - impl: Implementor* |        +----------------------+
+---------------------+                   /\
          /\                              ||
         /  \                    +----------------------+ 
+--------------------+          | ConcreteImplementorA |
| RefinedAbstraction |          +----------------------+
+--------------------+          | +implOperation()     |
                                +----------------------+

三、角色说明

角色	职责说明
Abstraction	抽象接口，定义面向客户端的方法
Implementor	实现接口，定义基础操作，供 Abstraction 使用
RefinedAbstraction	扩展的抽象，具体调用 Implementor 的接口
ConcreteImplementorX	实际实现类

四、C++ 实现：图形渲染系统（图形 × 渲染方式）

✅ 实现接口（Implementor）

class IRenderEngine {
public:
    virtual void renderCircle(float x, float y, float r) = 0;
    virtual ~IRenderEngine() = default;
};

✅ OpenGL/Vulkan 渲染实现

class OpenGLRenderer : public IRenderEngine {
public:
    void renderCircle(float x, float y, float r) override {
        std::cout << "OpenGL 渲染圆: (" << x << ", " << y << ") r=" << r << std::endl;
    }
};

class VulkanRenderer : public IRenderEngine {
public:
    void renderCircle(float x, float y, float r) override {
        std::cout << "Vulkan 渲染圆: (" << x << ", " << y << ") r=" << r << std::endl;
    }
};

✅ 抽象图形类（Abstraction）

class Shape {
protected:
    IRenderEngine* engine_; // 桥接成员
public:
    Shape(IRenderEngine* engine) : engine_(engine) {}
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

✅ RefinedAbstraction（Circle）

class Circle : public Shape {
    float x_, y_, r_;
public:
    Circle(IRenderEngine* engine, float x, float y, float r)
        : Shape(engine), x_(x), y_(y), r_(r) {}

    void draw() override {
        engine_->renderCircle(x_, y_, r_);
    }
};

✅ 使用示例

int main() {
    OpenGLRenderer opengl;
    VulkanRenderer vulkan;

    Circle circle1(&opengl, 10, 10, 5);
    Circle circle2(&vulkan, 20, 20, 10);

    circle1.draw();
    circle2.draw();
    return 0;
}

输出：

OpenGL 渲染圆: (10, 10) r=5
Vulkan 渲染圆: (20, 20) r=10

五、桥接适合的场景总结

应用场景	抽象维度 vs 实现维度
图形渲染框架	图形类型（圆/矩形） × 渲染方式（OpenGL/Vulkan/Skia）
消息推送系统	消息类型（普通/加密） × 推送方式（短信/邮件/钉钉）
音视频播放引擎	媒体类型（音频/视频） × 编解码实现（FFmpeg/GStreamer）
报表生成器	报表类型 × 导出格式（PDF/Excel/CSV）

六、与其他模式的对比

模式	意图	适合场景说明
桥接 Bridge	抽象与实现分离，双维度可扩展	多维度变化，组合而非继承
适配器	接口兼容	老系统接入新接口
装饰器	功能增强	给原对象添加功能（可叠加）
策略	算法切换	同一流程下支持不同行为切换