面试题：Java桥接模式在图形绘制场景中的应用

Question

假设你要实现一个简单的图形绘制系统，有不同的图形（如圆形、矩形），且每种图形可以有不同的颜色（如红色、蓝色）。请使用Java桥接模式来设计这个系统的类结构，并简要说明桥接模式如何在此场景中实现解耦，提高可维护性和扩展性。

Answer 1

1. 定义抽象颜色接口

public interface Color {
    void applyColor();
}

2. 实现具体颜色类

public class RedColor implements Color {
    @Override
    public void applyColor() {
        System.out.println("应用红色");
    }
}

public class BlueColor implements Color {
    @Override
    public void applyColor() {
        System.out.println("应用蓝色");
    }
}

3. 定义抽象图形类，持有颜色接口引用

public abstract class Shape {
    protected Color color;

    public Shape(Color color) {
        this.color = color;
    }

    public abstract void draw();
}

4. 实现具体图形类

public class Circle extends Shape {
    public Circle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("绘制圆形，");
        color.applyColor();
    }
}

public class Rectangle extends Shape {
    public Rectangle(Color color) {
        super(color);
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.print("绘制矩形，");
        color.applyColor();
    }
}

5. 使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Shape redCircle = new Circle(new RedColor());
        redCircle.draw();

        Shape blueRectangle = new Rectangle(new BlueColor());
        blueRectangle.draw();
    }
}

桥接模式在此场景中实现解耦、提高可维护性和扩展性的说明

• 解耦：桥接模式将图形和颜色这两个变化维度分离，图形类不再直接依赖具体的颜色实现，而是通过抽象的颜色接口进行交互。例如，新增一种颜色（如绿色），只需要实现Color接口的新类，而不需要修改任何图形类；同样，新增一种图形（如三角形），只需要继承Shape类并实现相关方法，不需要修改颜色相关的类。这使得图形和颜色的变化相互独立，实现了解耦。
• 提高可维护性：由于图形和颜色的代码分离，当需要修改其中一个维度的代码时，不会影响到另一个维度。例如，修改红色的应用逻辑，只需要在RedColor类中修改，不会对图形类造成影响。这样代码结构更加清晰，维护起来更加容易。
• 提高扩展性：在增加新的图形或颜色时，只需要按照桥接模式的结构进行扩展，符合开闭原则。比如新增一种紫色，只需要创建一个实现Color接口的PurpleColor类；新增一个菱形图形，只需要创建一个继承Shape类的Diamond类并实现相关方法即可，整个系统的扩展性得到了极大提升。