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结构型—桥接(Bridge)模式
1、意图:
将抽象部分(抽象接口)与它的实现部分(代码实现)分离,使它们都可以独立地变化。
理解:抽象部分是对外展现的接口(api),而实现部分是针对抽象接口提供的不同版本的功能实现,使两者独立变化指两者可以在各自的维度上自由变化,而不会产生太大的影响。如可以在api中添加新的接口,而不影响具体实现部分;可以在实现部分针对特定接口添加新的实现方式,而不影响抽象接口定义。
桥接模式将类的继承关系转变为类的聚合关系(见下图)。对于抽象接口及其实现,Java中通常的实现方式是通过抽象类的继承或接口的实现,但是桥接模式,将这种抽象接口与实现之间的关系变成了聚合关系。
2、桥接模式(也称:桥梁模式)类图
角色:
- Abstraction:定义抽象接口,对外提供api;自身维护一个Implementor(桥)的引用,使用Implementor的操作来完成自身接口功能,如operation方法通过impl.doOperation()来实现;
- RefinedAbstraction:扩展Abstraction的抽象接口;
- Implementor:架在抽象接口与不同实现方式之间的桥,且自身的接口不必与Abstraction完全相同;
- ConcreteImplementorA:实现Implementor(桥)的接口,针对Implementor(桥)中的接口doOperation提供特色化的实现;
- Client:用户类。
协作:
- Client调用Abstraction提供的接口,而Abstraction将Client的调用通过Implementor来实现。
3、JDBC与桥接:
JDBC是桥接模式的典型实现。
先看下类图:
通常使用JDBC连接数据库时,会使用如下代码:
1 Class.forName("数据库类驱动器");2 Connection conn = DriverManager.getConnection("数据库url", "用户名", "密码");3 //.................
针对不同的数据库,JDBC都可以通过java.sql.DriverManager类的静态方法getConnection(数据库url, 用户名, 密码)来获取数据库的连接。JDBC通过DriverManager对外提供了操作数据库的统一接口getConnection,通过该方法可以获取不同数据库的连接,并且通过Connection类提供的接口来进行数据的查询操作。
JDBC为不同的数据库操作提供了相同的接口,但是JDBC本身并没有针对每种数据库提供一套具体实现代码,而是通过接口java.sql.Driver的connect方法连接到了不同的数据库实现。
1 public interface Driver2 {3 4 public abstract Connection connect(String s, Properties properties) throws SQLException;5 //其他方法6 7 }
在JDBC中,针对不同数据库提供的统一的操作接口通过java.sql.Driver(桥)连接到了不同的数据库实现。如连接mysql数据库。
1 package com.mysql.jdbc; 2 3 public class NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver //对java.sql.Driver接口提供了实现 4 { 5 6 public Connection connect(String url, Properties info) 7 throws SQLException 8 { 9 //实现10 }11 12 //其他方法13 }
Java在连接MySQL时需要使用mysql-connector-java.jar,mysql-connector-java.jar包提供了对MySQL数据库操作的具体实现,并通过接口Driver连接到了JDBC统一的api。
4、JDBC中桥接模式具体如何实现?
既然,针对不同的数据库,通过DriverManger.getConnection()可以获得相同的Connection接口,那先看DriverManager的源码:
1 public class DriverManager 2 { 3 private static final CopyOnWriteArrayList registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList(); //存放DriverInfo的链表 4 5 public static synchronized void registerDriver(Driver driver) 6 throws SQLException 7 { 8 if(driver != null) 9 registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver)); //向链表中添加DriverInfo实例,DriverInfo封装了Driver10 else11 throw new NullPointerException();12 println((new StringBuilder()).append("registerDriver: ").append(driver).toString());13 }14 15 private static Connection getConnection(String s, Properties properties, Class class1)16 throws SQLException17 {18 //.....19 Iterator iterator = registeredDrivers.iterator(); //遍历registeredDrivers表20 do21 {22 if(!iterator.hasNext())23 break;24 DriverInfo driverinfo = (DriverInfo)iterator.next();25 if(isDriverAllowed(driverinfo.driver, classloader))26 try27 {28 Connection connection = driverinfo.driver.connect(s, properties); //调用Driver接口提供的connect方法来获取Connection对象29 if(connection != null)30 {31 return connection;32 }33 }34 catch(SQLException sqlexception1)35 {36 if(sqlexception == null)37 sqlexception = sqlexception1;38 }39 } while(true);40 }41 42 //其他方法43 44 } 45 46
从DriverManager.getConnection()源码可见,方法中遍历了包含DriverInfo实例的表registeredDrivers,通过表中实例driverinfo来获取封装的java.sql.Driver类型的实例,并调用java.sql.Driver接口的connect方法获取到Connection。
【注:DriverInfo是Driver的封装类。由DriverInfo源码可见。
1 class DriverInfo 2 { 3 4 DriverInfo(Driver driver1) 5 { 6 driver = driver1; 7 } 8 9 public boolean equals(Object obj)10 {11 return (obj instanceof DriverInfo) && driver == ((DriverInfo)obj).driver;12 }13 14 public int hashCode()15 {16 return driver.hashCode();17 }18 19 public String toString()20 {21 return (new StringBuilder()).append("driver[className=").append(driver).append("]").toString();22 }23 24 final Driver driver;25 }
】
那么,Driver实例是何时注入到DriverManager类的registeredDrivers中的呢?以mysql为例,在每次使用JDBC连接mysql时,都会有下面的调用:
1 Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
该行代码通过反射加载了com.mysql.jdbc.Driver类(com.mysql.jdbc.Driver类在mysql-connector-java.jar中,而mysql-connector-java.jar是JDBC连接MySQL的jar包),查看com.mysql.jdbc.Driver类:
1 package com.mysql.jdbc; 2 3 public class Driver extends NonRegisteringDriver 4 implements java.sql.Driver 5 { 6 7 public Driver() 8 throws SQLException 9 {10 }11 12 static 13 {14 try15 {16 DriverManager.registerDriver(new Driver());17 }18 catch(SQLException E)19 {20 throw new RuntimeException("Can‘t register driver!");21 }22 }23 }
在com.mysql.jdbc.Driver的源码中可以看到在加载com.mysql.jdbc.Driver类时,通过类中的静态域中的红色代码,会调用DriverManager的registerDriver方法将当前MySQL的驱动类实例注入到DriverManager的registeredDrivers中。
通过整个代码调用,展示了桥接模式在JDBC中是如何运用的。
5、适用性:
- 当不希望抽象接口和实现部分采用固定的绑定关系时;
6、特点:
- 桥接模式良好地实现了开闭原则:通常应用桥接模式的地方,抽象接口和具体实现部分都是可以变化的,且抽象接口与实现耦合度低;
- 桥接模式将类继承关系转换成了对象组合关系,实现了类的复用,减少了类的个数。
结构型—桥接(Bridge)模式