الگوی پل

الگوی پل، یک الگوی طراحی در مهندسی نرم‌افزار است که به معنای "جداسازی یک انتزاع از اجرای آن به طوری که این دو بتوانند به صورت مستقل تغییر پذیر باشند."می‌باشد. این الگو توسط باند چهار نفره (GoF) معرفی شده است.^[۱] الگوی پل از گروه‌های قالب‌دار و گروه‌های تجمعی و بعضاً ارث‌بری برای جداسازی مسئولیتها در طبقات مختلف استفاده می‌کند.

هنگامی که یک کلاس اغلب تغییر می‌کند، ویژگی‌های برنامه‌نویسی شی گرا بسیار مفید خواهد بود، چرا که تغییرات در کد برنامه، می‌تواند با حداقل اطلاعات از برنامه صورت گیرد. زمانی که کلاس‌ها و کاری که آن‌ها انجام می‌دهند نسبت به یگدیگر تفاوت‌های زیادی داشته باشد، از الگوی پل استفاده می‌شود. خود کلاس به عنوان انتزاع در نظر گرفته می‌شود و کاری که انجام می‌دهد در مرحله پیاده‌سازی آن است. همچنین الگوی پل می‌تواند به عنوان دو لایه از انتزاع در نظر گرفته شود.

زمانی که تنها یک پیاده‌سازی ثابت امکان‌پذیر است در زبان C++ این الگو در اصطلاح Pimpl شناخته می‌شود.

الگوی پل اغلب با الگوی آداپتور اشتباه گرفته می‌شود. در واقع، الگوی پل اغلب در زبان جاوا توسط کلاس الگوی آداپتور پیاده‌سازی می‌شود. مانند مثالی که در ادامه آمده است.

انواع دیگر: جداسازی بیشتر پیاده‌سازی با تعویق آن در حدی که از انتزاع استفاده شود، قابل انجام است.

ساختار

Abstraction (کلاس انتزاعی): رابط انتزاعی را تعریف می‌کند.; مجری پیاده‌سازی را تأمین می‌کند.
RefinedAbstraction (کلاس عادی): رابط تعریف شده در انتزاع را ارائه می‌دهد.
Implementor (رابط کاربری): رابط کلاس‌های پیاده‌سازی شده را تعریف می‌کند.
ConcreteImplementor (کلاس عادی): رابط مجری پیاده‌سازی را پیاده‌سازی می‌کند.

مثال

C

الگوی پل در ساختار درخت شیءها را قرار می‌دهد. این الگو انتراع را از پیاده‌سازی جدا می‌کند. در این جا انتزاع نقش مشتری ای را اجرا می‌کند که اشیاء از آن فراخوانی می‌شوند. مثالی برای پیاده‌سازی در C# در ادامه آمده است:

// Helps in providing truly decoupled architecture
public interface IBridge
{
    void Function1();
    void Function2();
}

public class Bridge1 : IBridge
{
    public void Function1()
    {
        Console.WriteLine("Bridge1.Function1");
    }

    public void Function2()
    {
        Console.WriteLine("Bridge1.Function2");
    }
}

public class Bridge2 : IBridge
{
    public void Function1()
    {
        Console.WriteLine("Bridge2.Function1");
    }

    public void Function2()
    {
        Console.WriteLine("Bridge2.Function2");
    }
}

public interface IAbstractBridge
{
    void CallMethod1();
    void CallMethod2();
}

public class AbstractBridge : IAbstractBridge
{
    public IBridge bridge;

    public AbstractBridge(IBridge bridge)
    {
        this.bridge = bridge;
    }

    public void CallMethod1()
    {
        this.bridge.Function1();
    }

    public void CallMethod2()
    {
        this.bridge.Function2();
    }
}

همان طوری که می‌بینید، کلاس‌های پل، همگی از معماری رابط-محور متشابهی برای ساخت اشیاء استفاده می‌کنند. از طرف دیگر، انتزاع، یک شیء از مرحله پیاده‌سازی را گرفته و آن را اجرا می‌کند. در نتیجه، آن‌ها را کاملاً از یکدیگر جدا می‌کند.

Crystal

abstract class DrawingAPI
  abstract def draw_circle(x : Float64, y : Float64, radius : Float64)
end

class DrawingAPI1 < DrawingAPI
  def draw_circle(x : Float, y : Float, radius : Float)
    "API1.circle at #{x}:#{y} - radius: #{radius}"
  end
end

class DrawingAPI2 < DrawingAPI
  def draw_circle(x : Float64, y : Float64, radius : Float64)
    "API2.circle at #{x}:#{y} - radius: #{radius}"
  end
end

abstract class Shape
  protected getter drawing_api : DrawingAPI

  def initialize(@drawing_api)
  end

  abstract def draw
  abstract def resize_by_percentage(percent : Float64)
end

class CircleShape < Shape
  getter x : Float64
  getter y : Float64
  getter radius : Float64

  def initialize(@x, @y, @radius, drawing_api : DrawingAPI)
    super(drawing_api)
  end

  def draw
    @drawing_api.draw_circle(@x, @y, @radius)
  end

  def resize_by_percentage(percent : Float64)
    @radius *= (1 + percent/100)
  end
end

class BridgePattern
  def self.test
    shapes = [] of Shape
    shapes << CircleShape.new(1.0, 2.0, 3.0, DrawingAPI1.new)
    shapes << CircleShape.new(5.0, 7.0, 11.0, DrawingAPI2.new)

    shapes.each do |shape|
      shape.resize_by_percentage(2.5)
      puts shape.draw
    end
  end
end

BridgePattern.test

خروجی

API1.circle at 1.0:2.0 - radius: 3.075
API2.circle at 5.0:7.0 - radius: 11.275

جاوا

این برنامه جاوا (SE 6) یک شکل (shape) را نشان می‌دهد.

/** "Implementor" */
interface DrawingAPI {
    public void drawCircle(final double x, final double y, final double radius);
}

/** "ConcreteImplementor"  1/2 */
class DrawingAPI1 implements DrawingAPI {
    public void drawCircle(final double x, final double y, final double radius) {
        System.out.printf("API1.circle at %f:%f radius %f\n", x, y, radius);
    }
}

/** "ConcreteImplementor" 2/2 */
class DrawingAPI2 implements DrawingAPI {
    public void drawCircle(final double x, final double y, final double radius) {
        System.out.printf("API2.circle at %f:%f radius %f\n", x, y, radius);
    }
}

/** "Abstraction" */
abstract class Shape {
    protected DrawingAPI drawingAPI;

    protected Shape(final DrawingAPI drawingAPI){
        this.drawingAPI = drawingAPI;
    }

    public abstract void draw();                                 // low-level
    public abstract void resizeByPercentage(final double pct);   // high-level
}

/** "Refined Abstraction" */
class CircleShape extends Shape {
    private double x, y, radius;
    public CircleShape(final double x, final double y, final double radius, final DrawingAPI drawingAPI) {
        super(drawingAPI);
        this.x = x;  this.y = y;  this.radius = radius;
    }

    // low-level i.e. Implementation specific
    public void draw() {
        drawingAPI.drawCircle(x, y, radius);
    }
    // high-level i.e. Abstraction specific
    public void resizeByPercentage(final double pct) {
        radius *= (1.0 + pct/100.0);
    }
}

/** "Client" */
class BridgePattern {
    public static void main(final String[] args) {
        Shape[] shapes = new Shape[] {
            new CircleShape(1, 2, 3, new DrawingAPI1()),
            new CircleShape(5, 7, 11, new DrawingAPI2())
        };

        for (Shape shape : shapes) {
            shape.resizeByPercentage(2.5);
            shape.draw();
        }
    }
}

خروجی آن:

API1.circle at 1.000000:2.000000 radius 3.075000
API2.circle at 5.000000:7.000000 radius 11.275000

PHP

interface DrawingAPI {
    function drawCircle($x, $y, $radius);
}

class DrawingAPI1 implements DrawingAPI {
    public function drawCircle($x, $y, $radius) {
        echo "API1.circle at $x:$y radius $radius.\n";
    }
}

class DrawingAPI2 implements DrawingAPI {
    public function drawCircle($x, $y, $radius) {
        echo "API2.circle at $x:$y radius $radius.\n";
    }
}

abstract class Shape {
    protected $drawingAPI;

    public abstract function draw();
    public abstract function resizeByPercentage($pct);

    protected function __construct(DrawingAPI $drawingAPI) {
        $this->drawingAPI = $drawingAPI;
    }
}

class CircleShape extends Shape {
    private $x;
    private $y;
    private $radius;

    public function __construct($x, $y, $radius, DrawingAPI $drawingAPI) {
        parent::__construct($drawingAPI);
        $this->x = $x;
        $this->y = $y;
        $this->radius = $radius;
    }

    public function draw() {
        $this->drawingAPI->drawCircle($this->x, $this->y, $this->radius);
    }

    public function resizeByPercentage($pct) {
        $this->radius *= $pct;
    }
}

class Tester {
    public static function main()  {
        $shapes = array(
            new CircleShape(1, 3, 7,  new DrawingAPI1()),
            new CircleShape(5, 7, 11, new DrawingAPI2()),
        );

        foreach ($shapes as $shape) {
            $shape->resizeByPercentage(2.5);
            $shape->draw();
        }
    }
}

Tester::main();

خروجی:

API1.circle at 1:3 radius 17.5
API2.circle at 5:7 radius 27.5

Scala

trait DrawingAPI {
  def drawCircle(x: Double, y: Double, radius: Double)
}

class DrawingAPI1 extends DrawingAPI {
  def drawCircle(x: Double, y: Double, radius: Double) = println(s"API #1 $x $y $radius")
}

class DrawingAPI2 extends DrawingAPI {
  def drawCircle(x: Double, y: Double, radius: Double) = println(s"API #2 $x $y $radius")
}

abstract class Shape(drawingAPI: DrawingAPI) {
  def draw()
  def resizePercentage(pct: Double)
}

class CircleShape(x: Double, y: Double, var radius: Double, drawingAPI: DrawingAPI)
    extends Shape(drawingAPI: DrawingAPI) {

  def draw() = drawingAPI.drawCircle(x, y, radius)

  def resizePercentage(pct: Double) { radius *= pct }
}

object BridgePattern {
  def main(args: Array[String]) {
    Seq (
new CircleShape(1, 3, 5, new DrawingAPI1),
new CircleShape(4, 5, 6, new DrawingAPI2)
    ) foreach { x =>
        x.resizePercentage(3)
        x.draw()
      }
  }
}

جستارهای وابسته

منابع

↑ Gamma, E, Helm, R, Johnson, R, Vlissides, J: Design Patterns, page 151.

پیوند به بیرون

Bridge in UML and in LePUS3 (یک زبان مدل سازی فرمال)
"C# Design Patterns: The Bridge Pattern". Sample Chapter. از: James W. Cooper. C# Design Patterns: A Tutorial. Addison-Wesley. ISBN 0-201-84453-2.

[1] Gamma, E, Helm, R, Johnson, R, Vlissides, J: Design Patterns, page 151.

[۱]