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设计模式:结构型—桥接模式

发表于 2022-04-15 | 分类于 设计模式 | 0

定义

桥接模式,也叫作桥梁模式,英文是 Bridge Design Pattern。

在 GoF 的《设计模式》一书中,桥接模式是这么定义的:“Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently。”

翻译成中文就是:“将抽象和实现进行解耦,让它们可以独立变化。”

说明

关于桥接模式,很多书籍、资料中,还有另外一种理解方式:“一个类存在两个(或多个)独立变化的维度,我们通过组合的方式,让这两个(或多个)维度可以独立进行扩展。” 通过组合关系来替代继承关系,避免继承层次的指数级爆炸。这种理解方式非常类似于,我们之前讲过的“组合优于继承”设计原则。

桥接模式的代码实现非常简单,但是理解起来稍微有点难度,并且应用场景也比较局限,所以,相当于代理模式来说,桥接模式在实际的项目中并没有那么常用,你只需要简单了解,见到能认识就可以,并不是我们学习的重点。

经典应用

JDBC驱动

JDBC 驱动是桥接模式的经典应用。

我们先来看一下,如何利用 JDBC 驱动来查询数据库。

具体的代码如下所示:

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");//加载及注册JDBC驱动程序
String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/sample_db?user=root&password=your_password";
Connection con = DriverManager.getConnection(url);
Statement stmt = con.createStatement();
String query = "select * from test";
ResultSet rs=stmt.executeQuery(query);
while(rs.next()) {
  rs.getString(1);
  rs.getInt(2);
}

如果我们想要把 MySQL 数据库换成 Oracle 数据库,只需要把第一行代码中的 com.mysql.jdbc.Driver 换成 oracle.jdbc.driver.OracleDriver 就可以了。

当然,也有更灵活的实现方式,我们可以把需要加载的 Driver 类写到配置文件中,当程序启动的时候,自动从配置文件中加载,这样在切换数据库的时候,我们都不需要修改代码,只需要修改配置文件就可以了。

不管是改代码还是改配置,在项目中,从一个数据库切换到另一种数据库,都只需要改动很少的代码,或者完全不需要改动代码,那如此优雅的数据库切换是如何实现的呢?

源码之下无秘密。要弄清楚这个问题,我们先从 com.mysql.jdbc.Driver 这个类的代码看起。

package com.mysql.jdbc;
import java.sql.SQLException;

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
  static {
    try {
      java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());
    } catch (SQLException E) {
      throw new RuntimeException("Can't register driver!");
    }
  }

  /**
   * Construct a new driver and register it with DriverManager
   * @throws SQLException if a database error occurs.
   */
  public Driver() throws SQLException {
    // Required for Class.forName().newInstance()
  }
}

我们可以发现,当执行 Class.forName(“com.mysql.jdbc.Driver”) 这条语句的时候,实际上是做了两件事情。

第一件事情是要求 JVM 查找并加载指定的 Driver 类

第二件事情是执行该类的静态代码,也就是将 MySQL Driver 注册到 DriverManager 类中。

再来看一下,DriverManager 类是干什么用的。

具体的代码如下所示。

public class DriverManager {
  private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<DriverInfo>();

  //...
  static {
    loadInitialDrivers();
    println("JDBC DriverManager initialized");
  }
  //...

  public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver) throws SQLException {
    if (driver != null) {
      registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver));
    } else {
      throw new NullPointerException();
    }
  }

  public static Connection getConnection(String url, String user, String password) throws SQLException {
    java.util.Properties info = new java.util.Properties();
    if (user != null) {
      info.put("user", user);
    }
    if (password != null) {
      info.put("password", password);
    }
    return (getConnection(url, info, Reflection.getCallerClass()));
  }
  //...
}

当我们把具体的 Driver 实现类(比如,com.mysql.jdbc.Driver)注册到 DriverManager 之后,后续所有对 JDBC 接口的调用,都会委派到对具体的 Driver 实现类来执行。而 Driver 实现类都实现了相同的接口(java.sql.Driver ),这也是可以灵活切换 Driver 的原因。

那在 JDBC 这个例子中,什么是“抽象”?什么是“实现”呢?

实际上,JDBC 本身就相当于“抽象”。注意,这里所说的“抽象”,指的并非“抽象类”或“接口”,而是跟具体的数据库无关的、被抽象出来的一套“类库”。

具体的 Driver(比如,com.mysql.jdbc.Driver)就相当于“实现”。注意,这里所说的“实现”,也并非指“接口的实现类”,而是跟具体数据库相关的一套“类库”。

JDBC 和 Driver 独立开发,通过对象之间的组合关系,组装在一起。JDBC 的所有逻辑操作,最终都委托给 Driver 来执行。

应用场景

  • 希望拆分或重组一个具有多重功能的庞杂类 (例如能与多个数据库服务器进行交互的类), 可以使用桥接模式。
  • 希望在几个独立维度上扩展一个类, 可使用桥接模式。
  • 希望在运行时切换不同实现方法, 可使用桥接模式。
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  • 本文作者: 精 灵 王
  • 本文链接: https://jinglingwang.cn/archives/bridgedesignpattern
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