Python 中的桥接模式（Bridge Pattern）
桥接模式是一种结构型设计模式，其核心目的是：
将抽象部分（Abstraction）与实现部分（Implementation）分离，使它们可以独立变化。
形象比喻：就像一座桥连接两岸——“抽象”和“实现”本来紧密耦合，通过桥接模式把它们分开，让两岸各自发展而不互相影响。
为什么需要桥接模式？
如果不使用桥接模式，当抽象和实现都有多个变体时，会产生类爆炸（Cartesian product）：
例如：形状（圆、正方形） × 渲染方式（矢量、光栅） → 需要 2 × 2 = 4 个类
如果再加一种形状或一种渲染方式，就需要新增更多类。
桥接模式通过组合而不是继承来解决这个问题。
典型应用场景
- GUI 框架：窗口抽象 vs 不同平台实现（Windows、Mac、Linux）
- 绘图程序：形状抽象 vs 渲染器（矢量、像素、光追）
- 驱动程序：设备抽象 vs 不同协议实现
- 消息发送：消息类型（文本、图片） vs 发送渠道（邮件、短信、推送）
Python 实现示例：形状 + 渲染器
from abc import ABC, abstractmethod
# === 实现部分（Implementation）===
class Renderer(ABC):
@abstractmethod
def render_circle(self, radius: float):
pass
@abstractmethod
def render_square(self, side: float):
pass
# 具体实现1：矢量渲染
class VectorRenderer(Renderer):
def render_circle(self, radius: float):
print(f"矢量渲染：绘制半径为 {radius} 的圆")
def render_square(self, side: float):
print(f"矢量渲染：绘制边长为 {side} 的正方形")
# 具体实现2：光栅渲染（像素）
class RasterRenderer(Renderer):
def render_circle(self, radius: float):
print(f"光栅渲染：绘制半径为 {radius} 的圆（像素点）")
def render_square(self, side: float):
print(f"光栅渲染：绘制边长为 {side} 的正方形（像素填充）")
# === 抽象部分（Abstraction）===
class Shape(ABC):
def __init__(self, renderer: Renderer):
self.renderer = renderer # 通过组合持有实现
@abstractmethod
def draw(self):
pass
@abstractmethod
def resize(self, factor: float):
pass
# 细化抽象：圆
class Circle(Shape):
def __init__(self, renderer: Renderer, radius: float):
super().__init__(renderer)
self.radius = radius
def draw(self):
self.renderer.render_circle(self.radius)
def resize(self, factor: float):
self.radius *= factor
print(f"圆形调整大小：新半径 {self.radius}")
# 细化抽象：正方形
class Square(Shape):
def __init__(self, renderer: Renderer, side: float):
super().__init__(renderer)
self.side = side
def draw(self):
self.renderer.render_square(self.side)
def resize(self, factor: float):
self.side *= factor
print(f"正方形调整大小：新边长 {self.side}")
# 客户端使用
if __name__ == "__main__":
# 可以自由组合抽象和实现
vector = VectorRenderer()
raster = RasterRenderer()
circle1 = Circle(vector, 5)
circle1.draw() # 矢量圆
circle1.resize(2)
circle1.draw()
circle2 = Circle(raster, 10)
circle2.draw() # 光栅圆
square = Square(vector, 4)
square.draw()
# 切换渲染器非常容易
another_circle = Circle(raster, 3)
another_circle.draw()输出：
矢量渲染：绘制半径为 5 的圆
圆形调整大小：新半径 10.0
矢量渲染：绘制半径为 10.0 的圆
光栅渲染：绘制半径为 10 的圆（像素点）
矢量渲染：绘制边长为 4 的正方形
光栅渲染：绘制半径为 3 的圆（像素点）现在新增一种形状（如 Triangle）只需继承 Shape，新增一种渲染器（如 OpenGLRenderer）只需实现 Renderer 接口，无需修改现有代码。
桥接模式结构总结
| 角色 | 说明 |
|---|---|
| Abstraction | 抽象类（Shape），持有 Implementation 引用 |
| RefinedAbstraction | 细化抽象（Circle、Square） |
| Implementor | 实现接口（Renderer） |
| ConcreteImplementor | 具体实现（VectorRenderer、RasterRenderer） |
桥接模式 vs 其他模式对比
| 模式 | 目的 | 组合 vs 继承 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| 桥接 | 分离抽象与实现，独立变化 | 组合 | 多维度变化（如平台+功能） |
| 适配器 | 接口转换 | 组合 | 整合不兼容接口 |
| 策略 | 算法可替换 | 组合 | 行为变化 |
| 装饰器 | 动态添加职责 | 组合 | 功能增强 |
Python 中的实用建议
- Python 是动态语言，桥接模式实现非常自然（通过组合注入实现）。
- 常与依赖注入结合使用。
- 在 GUI、游戏引擎、跨平台库中非常常见（如 PyQt/PySide 的后台实现）。
- 不要与继承混用过度——桥接强调“组合优于继承”。
更现实的例子：消息发送系统
class MessageSender(ABC):
@abstractmethod
def send(self, message: str):
pass
class EmailSender(MessageSender):
def send(self, message: str):
print(f"通过 Email 发送: {message}")
class SMSSender(MessageSender):
def send(self, message: str):
print(f"通过 SMS 发送: {message}")
class Message(ABC):
def __init__(self, sender: MessageSender):
self.sender = sender
@abstractmethod
def prepare(self) -> str:
pass
def send_message(self):
content = self.prepare()
self.sender.send(content)
class TextMessage(Message):
def __init__(self, sender, text):
super().__init__(sender)
self.text = text
def prepare(self):
return f"文本消息: {self.text}"
class UrgentMessage(Message):
def prepare(self):
return f"【紧急】{self.text.upper()}!!!"
# 使用：自由组合
email_text = TextMessage(EmailSender(), "会议通知")
email_text.send_message()
sms_urgent = UrgentMessage(SMSSender(), "火警警报")
sms_urgent.send_message()桥接模式是处理多维度变化的强大工具，在大型系统设计中非常有用。
如果你想看更复杂的例子（如 GUI 跨平台桥接、数据库驱动桥接），或者与其他模式（如抽象工厂）结合使用，欢迎继续问！
