從 Java 類庫看設計模式（三）：Bridge 與 Decorator 模式實戰解析

前言

本文聚焦兩大結構型模式：**Bridge**（橋接）與 **Decorator**（裝飾），透過 AWT Peer 架構與 IO 流類庫的經典實作，展示如何分離抽象與實作、動態組合功能。

Bridge 模式：AWT Peer 架構的抽象與實作分離

問題背景

AWT 提供跨平台視窗抽象，底層調用各作業系統原生控件。**Peer（同位體）** 充當橋接角色：

• Abstraction：Component、Button、Menu 等 AWT 類別。
• Implementor：ButtonPeer、MenuPeer 等 Peer 介面。
• Concrete Implementor：Windows/Motif/Mac 等平台具體 Peer 實作。

核心結構

// 抽象層
abstract class Component {
    protected ComponentPeer peer; // 橋接參考
    public void paint(Graphics g) { peer.paint(g); } // 委派給實作
}
// 實作層
interface ComponentPeer { void paint(Graphics g); }
class WindowsButtonPeer implements ComponentPeer { ... }
class MotifButtonPeer implements ComponentPeer { ... }

關鍵設計原則

• **分離抽象與實作**，兩者獨立演化（新增平台不動抽象，新增元件不動 Peer 介面）。
• 常搭配 **AbstractFactory** 建立具體實作家族（如 Toolkit 建立平台 Peer）。
• **退化 Bridge**：若僅單一實作，可省略 Implementor 介面，直接一對一關聯，不失本質。
• 方法非一一對應：Implementor 定義**原子操作**，Abstraction 組合原子操作實作**高層邏輯**。

應用範例：報表產生器

// 實作層：原子操作
abstract class Reporter {
    abstract void addLine(String line);
    String getReport() { return header + report + trailer; }
}
class HTMLReporter extends Reporter { void addLine(String l) { report += l + "
\n"; } }
class ASCIIReporter extends Reporter { void addLine(String l) { report += l + "\n"; } }

// 抽象層：高層邏輯
abstract class Report {
    protected Reporter reporter;
    public Report(Reporter r) { this.reporter = r; }
    void addReportItem(Object item) { reporter.addLine(item.toString()); }
    String report() { return reporter.getReport(); }
}
class StockListReport extends Report { ... }

Decorator 模式：IO 流類庫的動態功能組合

問題背景

InputStream/OutputStream 僅提供基本位元組讀寫。若用繼承增加緩衝、檔案、資料型別轉換等功能，會導致**子類爆炸**（檔案+緩衝、檔案+資料、緩衝+資料...）。

Decorator 結構

• Component：InputStream、OutputStream。
• ConcreteComponent：FileInputStream、ByteArrayInputStream。
• Decorator：FilterInputStream、FilterOutputStream（持有 Component 參考，預設委派）。
• ConcreteDecorator：BufferedInputStream、DataInputStream、LineNumberInputStream。

動態組合範例

StringBuffer sb = new StringBuffer("sample");
InputStream stream = new LineNumberInputStream(
    new BufferedInputStream(
        new StringBufferInputStream(sb)
    )
);
stream.read(); stream.getLineNumber(); // 同時具備緩衝與行號功能

自訂 Decorator 4 步驟

1. 建立繼承 FilterInputStream/FilterOutputStream 的子類。
2. 重寫 read()/write() 實作核心邏輯。
3. 視需要新增/重寫其他方法提供擴充功能。
4. 確保輸入/輸出裝飾器成對出現（功能對稱）。

GUI 範例：邊框與捲軸裝飾

VisualComponent textView = new TextView();
Window window = new Window();
window.setContents(
    new BorderDecorator(
        new ScrollDecorator(textView, 500), 1
    )
);

執行時動態增減裝飾，無需修改 TextView 程式碼。

優缺點權衡

• ✅ 解決子類爆炸，執行時動態組合，靈活性極高。
• ❌ 物件層層包裹，**程式碼較難閱讀除錯**（如 IO 流多層嵌套）。
• ❌ 過度使用導致大量微小物件，增加 GC 壓力。

小結