Bridge Design Pattern

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桥接模式的原理解析

桥接模式（Bridge Design Pattern）的定义：

Decouple an abstraction from its implementation so that the two can vary independently. – GoF

翻译成中文就是：将抽象和实现解耦，让它们可以独立变化。GoF 给出的定义非常的简短，单凭这一句话，估计没几个人能看懂是什么意思。所以，我们通过 JDBC 驱动的例子来解释一下。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：

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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。

如此优雅的数据库切换是如何实现的呢？源码之下无秘密，我们先从 com.mysql.jdbc.Driver 这个类的代码看起：

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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()
    }
}

结合 com.mysql.jdbc.Driver 的代码实现，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：

  1. 要求 JVM 查找并加载指定的 Driver 类；
  2. 执行该类的静态代码，也就是将 MySQL Driver 注册到 DriverManager 类中；

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：

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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()));
    }
    //...
}

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：

桥接模式的应用举例

一个 API 接口监控告警的例子：根据不同的告警规则，触发不同类型的告警。告警支持多种通知渠道，包括：邮件、短信、微信、自动语音电话。通知的紧急程度有多种类型，包括：SEVERE（严重）、URGENCY（紧急）、NORMAL（普通）、TRIVIAL（无关紧要）。不同的紧急程度对应不同的通知渠道：

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public enum NotificationEmergencyLevel 
{
    SEVERE, URGENCY, NORMAL, TRIVIAL
}

public class Notification 
{
    private List<String> emailAddresses;
    private List<String> telephones;
    private List<String> wechatIds;

    public Notification() {}

    public void setEmailAddress(List<String> emailAddress) 
    {
        this.emailAddresses = emailAddress;
    }

    public void setTelephones(List<String> telephones) 
    {
        this.telephones = telephones;
    }

    public void setWechatIds(List<String> wechatIds) 
    {
        this.wechatIds = wechatIds;
    }

    public void notify(NotificationEmergencyLevel level, String message) 
    {
        if (level.equals(NotificationEmergencyLevel.SEVERE)) 
        {
            //...自动语音电话
        } 
        else if (level.equals(NotificationEmergencyLevel.URGENCY)) 
        {
            //...发微信
        } 
        else if (level.equals(NotificationEmergencyLevel.NORMAL)) 
        {
            //...发邮件
        } 
        else if (level.equals(NotificationEmergencyLevel.TRIVIAL)) 
        {
            //...发邮件
        }
    }
}

// 在 API 监控告警的例子中，我们如下方式来使用 Notification 类：
public class ErrorAlertHandler extends AlertHandler 
{
    public ErrorAlertHandler(AlertRule rule, Notification notification)
    {
        super(rule, notification);
    }

    @Override
    public void check(ApiStatInfo apiStatInfo) 
    {
        if (apiStatInfo.getErrorCount() > rule.getMatchedRule(apiStatInfo.getApi()).getMaxErrorCount()) 
        {
            notification.notify(NotificationEmergencyLevel.SEVERE, "...");
        }
    }
}

Notification 类的代码实现有一个最明显的问题，那就是有很多 if-else 分支逻辑。实际上，如果每个分支中的代码都不复杂，后期也没有无限膨胀的可能，那这样的设计问题并不大，没必要非得一定要摒弃 if-else 分支逻辑。不过，Notification 的代码显然不符合这个条件。因为每个 if-else 分支中的代码逻辑都比较复杂，发送通知的所有逻辑都扎堆在 Notification 类中。很多设计模式都是试图将庞大的类拆分成更细小的类，然后再通过某种更合理的结构组装在一起。

针对 Notification 的代码，我们将不同渠道的发送逻辑剥离出来，形成独立的消息发送类 – MsgSender。其中，Notification 类相当于抽象，MsgSender 类相当于实现，两者可以独立开发，通过组合关系（也就是桥梁）任意组合在一起。所谓任意组合的意思就是，不同紧急程度的消息和发送渠道之间的对应关系，不是在代码中固定写死的，我们可以动态地去指定：

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public interface MsgSender 
{
    void send(String message);
}

public class TelephoneMsgSender implements MsgSender 
{
    private List<String> telephones;

    public TelephoneMsgSender(List<String> telephones) 
    {
        this.telephones = telephones;
    }

    @Override
    public void send(String message) 
    {
        //...
    }
}

public class EmailMsgSender implements MsgSender 
{
    // 与 TelephoneMsgSender 代码结构类似，所以省略...
}

public class WechatMsgSender implements MsgSender 
{
    // 与 TelephoneMsgSender 代码结构类似，所以省略...
}

public abstract class Notification 
{
    protected MsgSender msgSender;

    public Notification(MsgSender msgSender) 
    {
        this.msgSender = msgSender;
    }

    public abstract void notify(String message);
}

public class SevereNotification extends Notification 
{
    public SevereNotification(MsgSender msgSender) 
    {
        super(msgSender);
    }

    @Override
    public void notify(String message) 
    {
        msgSender.send(message);
    }
}

public class UrgencyNotification extends Notification 
{
    // 与 SevereNotification 代码结构类似，所以省略...
}
public class NormalNotification extends Notification 
{
    // 与 SevereNotification 代码结构类似，所以省略...
}
public class TrivialNotification extends Notification 
{
    // 与 SevereNotification 代码结构类似，所以省略...
}