结构型模式-Bridge模式（桥接模式）

解释

桥接模式是将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化。它是一种对象结构型模式。
Bridge模式核心思想将抽象与实现解耦，使二者可以独立变化。适用于一个类存在多个变化维度且需要灵活扩展的场景。

场景假设：图形渲染系统

支持不同形状（圆形、矩形）和不同渲染引擎（OpenGL、Vulkan）

1. 不使用Bridge模式（类爆炸）// 抽象层基类

class Shape {
public:
    virtual void draw() = 0;
};

// 具体实现组合导致类数量爆炸
class CircleOpenGL : public Shape {
public:
    void draw() override {
        cout << "OpenGL绘制圆形" << endl;
    }
};

class CircleVulkan : public Shape {
public:
    void draw() override {
        cout << "Vulkan绘制圆形" << endl;
    }
};

class RectangleOpenGL : public Shape {
public:
    void draw() override {
        cout << "OpenGL绘制矩形" << endl;
    }
};

class RectangleVulkan : public Shape {
public:
    void draw() override {
        cout << "Vulkan绘制矩形" << endl;
    }
};

// 客户端使用
Shape* circleGL = new CircleOpenGL();
Shape* rectVK = new RectangleVulkan();

缺点分析：

类数量爆炸：n种形状 × m种引擎 = n×m个类
难以扩展：新增引擎需要为所有形状创建新子类
违反开闭原则：修改引擎需要改动形状类

2. 使用Bridge模式（解耦抽象与实现）// 实现部分接口

class Renderer {
public:
    virtual void renderCircle(float radius) = 0;
    virtual void renderRectangle(float width, float height) = 0;
    virtual ~Renderer() = default;
};

// 具体实现
class OpenGLRenderer : public Renderer {
public:
    void renderCircle(float r) override {
        cout << "OpenGL绘制圆形，半径：" << r << endl;
    }
    void renderRectangle(float w, float h) override {
        cout << "OpenGL绘制矩形，" << w << "x" << h << endl;
    }
};

class VulkanRenderer : public Renderer {
public:
    void renderCircle(float r) override {
        cout << "Vulkan绘制圆形，半径：" << r << endl;
    }
    void renderRectangle(float w, float h) override {
        cout << "Vulkan绘制矩形，" << w << "x" << h << endl;
    }
};

// 抽象层
class Shape {
protected:
    Renderer* renderer; // Bridge关键：持有实现层引用
public:
    Shape(Renderer* r) : renderer(r) {}
    virtual void draw() = 0;
    virtual ~Shape() = default;
};

class Circle : public Shape {
private:
    float radius;
public:
    Circle(Renderer* r, float rad) : Shape(r), radius(rad) {}
    void draw() override {
        renderer->renderCircle(radius);
    }
};

class Rectangle : public Shape {
private:
    float width, height;
public:
    Rectangle(Renderer* r, float w, float h) : Shape(r), width(w), height(h) {}
    void draw() override {
        renderer->renderRectangle(width, height);
    }
};

// 客户端使用
Renderer* gl = new OpenGLRenderer();
Renderer* vk = new VulkanRenderer();

Shape* redCircle = new Circle(gl, 5.0f);
Shape* blueRect = new Rectangle(vk, 10, 20);
redCircle->draw();  // OpenGL绘制圆形，半径：5
blueRect->draw();   // Vulkan绘制矩形，10x20

核心优势：

解耦维度：形状与渲染引擎独立变化
扩展性：新增引擎只需实现Renderer接口
减少冗余：类数量降为n+m

关键对比

特性	Bridge模式	传统继承方式
类数量	✅ n + m	❌ n × m
新增维度	✅ 只需添加新实现/抽象	❌ 需修改多处代码
运行时切换实现	✅ 动态注入Renderer对象	❌ 需创建新子类
代码复用	✅ 通用逻辑在抽象层实现	❌ 重复实现相似逻辑
系统复杂度	❌ 需要理解双重抽象	✅ 直观但冗余

模式缺点

设计复杂度增加：需要预先识别抽象与实现维度
间接调用开销：通过指针跳转影响性能（通常可忽略）
接口膨胀风险：Renderer接口需要覆盖所有形状操作

工程实践建议

// 使用智能指针管理资源
class Shape {
    unique_ptr<Renderer> renderer; // 独占所有权
public:
    Shape(unique_ptr<Renderer> r) : renderer(std::move(r)) {}
    // ...
};

// 创建组合对象
auto shape = make_unique<Circle>(
    make_unique<VulkanRenderer>(), 
    8.0f
);