桥接模式详解和分析JDBC中的应用

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桥接模式

桥接模式(Bridge Pattern)是一种结构型设计模式，目的是将抽象部分与它的实现部分分离开来，使它们可以独立变化。这种模式通过组合的方式（而不是继承）将不同的维度分离，使代码更加灵活、易于扩展。

简单说法： 想象你有一个电视遥控器，遥控器负责打开/关闭电视、调节音量等操作。而不同品牌的电视（如索尼、三星）可能实现这些操作的方式不一样。桥接模式允许你在不修改遥控器代码的情况下，切换或扩展不同品牌的电视。遥控器和电视品牌之间使用接口桥接，使得它们可以独立变化。

桥接模式的四个核心组成：

1. Abstraction（抽象部分）：高层接口，定义抽象的操作，如遥控器的功能（打开、关闭、调音量等）。
2. Refined Abstraction（扩展抽象部分）：扩展自Abstraction，定义更具体的遥控器类型。
3. Implementor（实现部分）：具体实现接口，不同的实现类可以完成具体操作（不同品牌电视的功能实现）。
4. Concrete Implementor（具体实现部分）：Implementor的具体实现，如SonyTV和SamsungTV。

案例：电视与遥控器的桥接模式

你有一个通用的遥控器，可以操作不同品牌的电视，遥控器定义了on()、off()、setChannel()等功能，而每个品牌的电视实现这些功能的细节可能不同。通过桥接模式，我们将遥控器和电视品牌分离，便于扩展。

UML类图结构

Abstraction                    ImplementorRemoteControl   ---->    TV/     \                    /    \
Concrete    SonyRemote   SonyTV  SamsungTV
Abstraction                ConcreteImplementor

⚙️代码实现

Step 1: 实现 TV 接口 (Implementor)

// TV接口定义基本操作
interface TV {void on();void off();void setChannel(int channel);
}

Step 2: 创建 SonyTV 和 SamsungTV 类 (Concrete Implementor)

// SonyTV 具体实现类
class SonyTV implements TV {@Overridepublic void on() {System.out.println("Sony TV is now ON");}@Overridepublic void off() {System.out.println("Sony TV is now OFF");}@Overridepublic void setChannel(int channel) {System.out.println("Sony TV: Channel set to " + channel);}
}// SamsungTV 具体实现类
class SamsungTV implements TV {@Overridepublic void on() {System.out.println("Samsung TV is now ON");}@Overridepublic void off() {System.out.println("Samsung TV is now OFF");}@Overridepublic void setChannel(int channel) {System.out.println("Samsung TV: Channel set to " + channel);}
}

Step 3: 创建 RemoteControl 类 (Abstraction)

// 遥控器抽象类，组合TV接口
abstract class RemoteControl {protected TV tv;// 通过构造方法传递TV对象，形成桥接public RemoteControl(TV tv) {this.tv = tv;}public abstract void on();public abstract void off();public abstract void setChannel(int channel);
}

Step 4: 创建 SonyRemoteControl 和 SamsungRemoteControl (Refined Abstraction)

// 扩展的具体遥控器类，使用不同的TV实现
class SonyRemoteControl extends RemoteControl {public SonyRemoteControl(TV tv) {super(tv);}@Overridepublic void on() {System.out.println("Using Sony Remote Control:");tv.on();}@Overridepublic void off() {System.out.println("Using Sony Remote Control:");tv.off();}@Overridepublic void setChannel(int channel) {System.out.println("Using Sony Remote Control:");tv.setChannel(channel);}
}class SamsungRemoteControl extends RemoteControl {public SamsungRemoteControl(TV tv) {super(tv);}@Overridepublic void on() {System.out.println("Using Samsung Remote Control:");tv.on();}@Overridepublic void off() {System.out.println("Using Samsung Remote Control:");tv.off();}@Overridepublic void setChannel(int channel) {System.out.println("Using Samsung Remote Control:");tv.setChannel(channel);}
}

🌟 Main函数展示桥接模式的使用

public class BridgePatternDemo {public static void main(String[] args) {// 创建不同品牌的电视TV sonyTV = new SonyTV();TV samsungTV = new SamsungTV();// 使用Sony Remote控制Sony TVRemoteControl sonyRemote = new SonyRemoteControl(sonyTV);sonyRemote.on();sonyRemote.setChannel(5);sonyRemote.off();System.out.println("-------------");// 使用Samsung Remote控制Samsung TVRemoteControl samsungRemote = new SamsungRemoteControl(samsungTV);samsungRemote.on();samsungRemote.setChannel(10);samsungRemote.off();}
}

✨ 运行结果：

Using Sony Remote Control:
Sony TV is now ON
Using Sony Remote Control:
Sony TV: Channel set to 5
Using Sony Remote Control:
Sony TV is now OFF
-------------
Using Samsung Remote Control:
Samsung TV is now ON
Using Samsung Remote Control:
Samsung TV: Channel set to 10
Using Samsung Remote Control:
Samsung TV is now OFF

源码应用

JDBC中的桥接模式源码探索：

背景：
在Java的数据库连接（JDBC）中，JDBC API 提供了统一的数据库操作接口，而具体的数据库操作实现则由各数据库厂商的驱动（Driver）实现。这里，JDBC API 是抽象部分，而每个数据库驱动则是具体实现部分。

桥接模式分析：

• Abstraction（抽象部分）： java.sql.DriverManager 提供了一个统一的接口，用于注册不同数据库的驱动。
• Implementor（实现部分）： 各个数据库驱动（例如MySQL、PostgreSQL、Oracle等），分别通过实现 java.sql.Driver 接口来具体执行数据库连接操作。

桥接效果：
程序员只需基于统一的JDBC接口操作数据库，而无需关心底层数据库具体如何实现连接。通过桥接模式，可以轻松扩展或替换不同的数据库驱动，而不影响客户端代码。

代码使用示例：

Connection connection = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password");

DriverManager 在内部会根据传入的 JDBC URL 查找合适的 Driver 来建立数据库连接，这样就将抽象的 Connection 操作与具体的数据库实现分离。

🌐 桥接模式的类图

+-------------------------------------+                 +--------------------------------+
|          java.sql.Driver            |  <---- Bridge   |  Abstract representation      |
|-------------------------------------|                 | of how to connect to database |
| + connect()                         |                 | using different implementations|
| + acceptURL()                       |                 +--------------------------------+
| + other common methods              |          
+----------------+--------------------+     ^|       Implementor|+-------------------------------+       +------------------------------------+|      com.mysql.cj.jdbc.Driver  |       |    org.postgresql.Driver           |+-------------------------------+       +------------------------------------+| + Implementation of connect()  |       |  + Implementation of connect()     |+-------------------------------+       +------------------------------------+^                                         ^|                                         |+-------------------------------+         ||      java.sql.DriverManager   |          |+-------------------------------+         ||  + registerDriver(Driver d)    |         ||  + getConnection(String url)   |         ||  + other common methods        |         |+-------------------------------+         ||+------------+-------------+|    java.sql.Connection   |+--------------------------+|  + createStatement()      ||  + close()                |+--------------------------+

⚙️ 关键源码解读：

1. Driver 接口（抽象部分，桥接接口）

package java.sql;import java.util.Properties;
import java.sql.SQLException;public interface Driver {// 尝试建立数据库连接Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException;// 判断Driver是否可以处理传入的URLboolean acceptsURL(String url) throws SQLException;// 获取驱动的相关属性信息DriverPropertyInfo[] getPropertyInfo(String url, Properties info) throws SQLException;// 获取驱动的主版本号int getMajorVersion();// 获取驱动的次版本号int getMinorVersion();// 检查驱动是否为JDBC规范的合规实现boolean jdbcCompliant();
}

在这个接口中，Driver定义了通用的行为，所有数据库驱动都需要实现这些方法，如 connect() 和 acceptsURL()。

2. DriverManager 类（抽象部分与实现部分的桥梁）

package java.sql;import java.util.Enumeration;
import java.util.Vector;
import java.sql.Driver;
import java.sql.SQLException;public class DriverManager {// 注册驱动public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver) throws SQLException {registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver));}// 通过指定URL连接数据库public static Connection getConnection(String url, String user, String password)throws SQLException {java.util.Properties info = new java.util.Properties();info.put("user", user);info.put("password", password);return getConnection(url, info);}// 具体的连接数据库逻辑public static Connection getConnection(String url, java.util.Properties info)throws SQLException {// 遍历已注册的驱动for (DriverInfo aDriver : registeredDrivers) {try {if (aDriver.driver.acceptsURL(url)) {return aDriver.driver.connect(url, info); // 调用驱动的connect方法}} catch (SQLException e) {// 忽略异常，尝试下一个驱动}}throw new SQLException("No suitable driver found for " + url);}// 保持已注册驱动的信息private static final CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();static {// 内部静态代码块加载驱动loadInitialDrivers();}// 省略其他方法
}

解析：

• DriverManager.registerDriver() 用于注册数据库驱动，开发者无需直接使用具体驱动类来注册。
• DriverManager.getConnection() 是我们日常使用的API，内部通过调用已注册的 Driver 实现 connect() 方法来建立连接。

桥接模式应用： DriverManager 作为抽象的管理者，通过 Driver 接口的实现来具体连接到不同的数据库，真正实现了抽象和实现的分离。不同的数据库驱动（如MySQL、PostgreSQL等）是 Driver 接口的不同实现，开发者使用统一的 DriverManager.getConnection() 方法进行数据库操作，无需了解底层的实现。

3. com.mysql.cj.jdbc.Driver 类（具体实现部分）

package com.mysql.cj.jdbc;import java.sql.Driver;
import java.sql.Connection;
import java.sql.SQLException;
import java.util.Properties;public class Driver implements java.sql.Driver {static {try {// 在类加载时自动注册MySQL驱动java.sql.DriverManager.registerDriver(new Driver());} catch (SQLException e) {throw new RuntimeException("Failed to register MySQL driver.", e);}}@Overridepublic Connection connect(String url, Properties info) throws SQLException {// 检查是否支持该URLif (!acceptsURL(url)) {return null;}// 创建与MySQL数据库的连接return new ConnectionImpl(host, port, dbName, user, password);}@Overridepublic boolean acceptsURL(String url) {// 检查URL是否符合MySQL的格式return url.startsWith("jdbc:mysql:");}// 省略其他实现方法...
}

解析：

• com.mysql.cj.jdbc.Driver 是 Driver 接口的具体实现，通过桥接到 DriverManager，它实现了具体的连接MySQL数据库的逻辑。

• acceptsURL() 方法判断传入的URL是否是MySQL的格式，connect() 方法则通过该URL与MySQL数据库建立连接。

• JDBC桥接模式总结：

  • Abstraction（抽象部分）: DriverManager 是抽象部分，提供统一的API供开发者使用，它只负责管理和协调不同的 Driver 实现，而不关心具体实现细节。
  • Implementor（实现部分）: 各个数据库驱动实现了 Driver 接口，例如 com.mysql.cj.jdbc.Driver 和 org.postgresql.Driver，它们分别负责与具体的数据库进行交互。

  桥接模式通过分离抽象和实现，使得JDBC API可以轻松支持多种不同的数据库，而开发者只需通过统一的 DriverManager.getConnection() 进行操作。不同数据库的连接实现细节被隐藏在各自的 Driver 实现类中，确保了系统的扩展性和维护性。

📜 总结：

桥接模式让我们能够将抽象部分与具体实现分离，在保持系统灵活的同时，允许独立扩展抽象和实现层次。在上面的例子中，RemoteControl 和 TV 分离，使得你可以轻松扩展更多不同类型的遥控器或电视品牌，而无需修改已有代码。

桥接模式在JDK和各种框架中得到广泛应用，特别是在处理跨平台差异、解耦抽象和实现的场景中。通过桥接模式，能够保持系统的高扩展性和灵活性，便于维护和改进。无论是数据库操作、GUI绘制、日志框架还是视图解析，桥接模式都扮演着核心角色。