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架构

5.桥接模式

将抽象与实现分离，使二者可以独立地变化。

角色与武器的实现

需求：

三种武器类型：手枪、散弹枪、火箭，以“攻击力”和“攻击距离”区分它们的威力。此外，“武器发射”和“击中目标”时会有不同的音效和视觉效果。双方阵营都可以装备这3种武器，但敌方角色使用武器攻击时，会有额外的加成效果来增加攻击时的优势，而玩家角色则没有额外的攻击力。

错误示范

将所有可能组合的代码程序都写出来，把武器声明成一个类，并声明一个枚举类型来定义3种武器；

//武器类
public enum ENUM_Weapon
{
    Null = 0,
    Gun = 1,
    Rifle = 2,
    Rocket = 3,
    Max
}

//武器接口
public class Weapon
{
	protected ENUM_Weapon m_emWeaponType = ENUM_Weapon.Null;

	// 數值
	protected int		   m_AtkPlusValue = 0;		  	// 額外增加的攻擊力
	protected int 	   	   m_AtkValue = 0; 					// 攻擊力
	protected int 	   	   m_AtkRange= 0.0f;				// 攻擊距離

    public Weapon(ENUM_Weapon Type,int Atkvalue,int AtkRange)
    {
        m_emWeapon = Type;
        m_AtkValue = AtkValue;
        m_AtkRange = AtkRange;
    }
    
    public ENUM_Weapon GetWeaponType()
	{
		return  m_emWeaponType;
	}
    
    //攻击目标
    public void Fire(ICharacter theTarget)
    {
       	...
    }
    
    //设置额外攻擊力
    public void SetAtkPlusValue(int AtkPlusValue)
    {
        m_AtkPlusValue = AtkPlusValue;
    }
    
    ...
}

在角色类中增加一个记录当前使用武器的类成员，然后在攻击方法中，根据当前所持武器不同选择不同的特效和声音，以及攻击加成。

// 角色接口
public abstract class Icharacter
{
    //拥有一把武器
    protected Weapon m_Weapon = null；
    
    //攻击目标
    public abstract void Attack(Icharacter theTarget);
}
//Enemy 角色接口
public class IEnemy ： ICharacter
{
    public override void Attack(Icharacter theTarget)
    {
        //发射特效
        w_Weapon.ShowShootEffect();
        int AtkPlusValue = 0;
        
        //按当前武器决定攻击方式
        switch(m_Weapon.GetWeaponType())
        {
            case ENUM_Weapon.Gun:
                //显示武器特效和音效
                m_Weapon.ShowBulletEffect(theTarget.GetPosition(),0.03f,0.2f);
                m_Weapon.ShowSoundEffect("GunShot");
                
                //有概率增加额外加成
                AtkPlusValue = GetAtkPluseValue(5,20);
                break;
            case ENUM_Weapon.Rifle:
                ...
                break;
            case   ...
        }
    }
}
// Soldier 角色接口
public class ISoldier : ICharacter
{
    //同上
    ...
}

存在的问题

  1. 每个继承自Icharacter角色接口的类，在重新定义Attack方式时，都必须针对每一种武器来实现（显示特效和播放音效），或者进行额外的公式计算。所以当要新增角色类时，也要在新的子类中重复编写相同的程序代码。
  2. 当要新增武器类型时，所有角色子类中的Attack方法，都必须修改，针对新的武器类型编写新的对应程序代码。这样会增加维护的难度，是的武器类型不容易增加。

桥接模式

将抽象与实现分离，使二者可以独立地变化。

桥接模式的定义

客户端只需要知道“接口类”的存在，不必知道是由哪一个实现类来完成功能的。而实现类则可以有好多个，至于使用哪一个实现类，可能会按照当前系统设置的情况来决定。

参与者的说明如下：

  • Abstraction（抽象体接口）

    • 拥有指向Implementor的对象引用
    • 定义抽象功能的接口，也可做为子类调用实现功能的接口

  • RefinedAbstraction（抽象体实现、扩充）

    • 继承抽象体并调用Implementor完成实现功能。
    • 扩充抽象体的接口，增加额外的功能

  • Implementor（实现体接口）

    • 定义实现功能的接口，提供给Abstraction（抽象体）使用。

    • 接口功能可以只有单一的功能，真正的选择则再有Abstraction（抽象体）的需求加以组合应用。

  • ConcreteImplementorA/B（实现体）

    • 实际完成实现体接口上所定义的方法。

绘制图形

现在我们需要绘制图形，图形形状未定，可能有：球形，立方体，圆柱……；绘制平台也未定，可能有：DX、OpenGL、OpenGL ES……。该如何设计呢。

如果要避免被限制在只能以“继承实现”来完成功能实现，可以考虑使用桥接模式。从需求可以看出，基本上是两个群组之间，关系呈现“交叉组合汇编”的情况。

  • 群组一的“抽象类”指的是将对象或功能经“抽象”之后所定义出来的类几口，并通过子类继承的方式产生多个不同的对象或功能。例如上述的“形状”类，其用途是用来描述一个有“形状”的对象应该具备的功能和操作方式。所以，这个群组只负责增加“首次昂类”不负责实现“接口定义的功能”。
  • 群组二的“实现类”指的是这些类可以用来实现”抽象类“中所定义的功能。例如上述例子中的OpenGL引擎和DirectX引擎类，它们可以用来实现“形状“类中所定义的”绘出“功能，能将形状绘制到屏幕上，所以，这个群组只负责增加”实现类“。

继承”抽象类“的子类需要实现功能时，只要通过”实现类“的对象引用m_RenderEngine来调用实现功能即可。这样一来，就真正让”抽象与实现分离“，也就是”抽象不与实现绑定“，让”球体“或”立方体“这种抽象概念的类，不在通过产生不同子类的方式去完成特定的”实现方式“（OpenGL或DirectX），将”抽象类群组“与”实现类群组“彻底分开。

运用桥接模式后的”形状“类，不必在考虑要使用OpenGl还是DirectX进行绘制，因为RenderEngenr类接口，已经真正实现与客户端（IShaper）分开了。

具体实现

    //绘图引擎
    public abstract class IRenderEngine
    {
        public abstract void Draw(string ObjName);
    }

    //Directx引擎
    public class DirectX : IRenderEngine
    {
        public override void Draw(string ObjName)
        {
            Debug.Log("DXRender:" + ObjName);
        }
    }

    //OpenGL引擎
    public class OpenGL : IRenderEngine
    {
        public override void Draw(string ObjName)
        {
            Debug.Log("GLRender:" + ObjName);
        }
    }

    //形状
    public abstract class IShape
    {
        protected IRenderEngine m_RenderEngine;

        public void SetRenderEngine(IRenderEngine theRenderEngine)
        {
            m_RenderEngine = theRenderEngine;
        }
        
        public abstract void Draw();
    }

    //球体
    public class Shape : IShape
    {
        public override void Draw()
        {
            m_RenderEngine.Draw("Shape");
        }
    }
    
    // 立方体
    public class Cube : IShape
    {
        public override void Draw()
        {
            m_RenderEngine.Draw("Cube");
        }
    }
    
    // 圆柱体
    public class Cylinder : IShape
    {
        public override void Draw()
        {
            m_RenderEngine.Draw("Cylinder");
        }
    }

    public class Test
    {
        public void Mian()
        {
            //测试绘制DX平台的正方体
            IShape m_Shap = new Cube();
            m_Shap.SetRenderEngine(new DirectX());
            m_Shap.Draw();
        }
	}

再谈角色与武器的实现

桥接模式除了能够应用在”抽象与实现“的分离之外，还可以应用在：当两个群组应为功能上的需求，想要链接合作，但有希望两组类可以各自发展不受彼此影响时。

参与者说明如下：

  • ICharacter：角色的抽象接口拥有一个IWeapon对象引用，并且在接口中声明了一个武器攻击目标WeaponAttackTarget()方法可以让子类调用，同事要求继承的子类必须在Attack()中重新实现攻击目标的功能。
  • ISoldier、IEnemy：双方阵营单位，实现攻击目标Attack时，只需要调用父类的WeaponAttackTarget()方法，就可以使用当前装备的武器攻击对手。
  • IWeapon：武器接口，定义游戏中对于武器的操作和使用方法。
  • WeaponGun、WeaponRifle、WeaponRocket：游戏中可以使用的3种武器的实现。

使用桥接模式的优点

运用桥接模式后的ICharacter（角色接口）就是群组一”抽象类“，它定义了”攻击目标“功能，但真正实现”攻击目标“功能的类，则是群组二IWeapon（武器接口）”实现类“，对于ICharacter及其继承类都不必例会IWeapon群组的变化，尤其是游戏开发后期可能增加武器类型。而对于ICharacter来说，它面对的只有IWeapon这个接口类，相对地，IWeapon类群组也不必例会角色群组内的新增或修改，让两个群组之间的耦合度降到最低。

桥接模式的应用

  • 游戏角色可以驾驶不同的行动载具，如汽车、飞机、水上摩托车
  • 奇幻类型游戏的角色可以施展法术，除了多样的角色之外，“法术”本身也是另一个复杂的系统，火系法术、冰系法术……，远程法术、近战法术、补血法术……，想额外加上使用限制的话，就必须使用桥接模式让角色与法术群组妥善结合
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