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这是一条镜像帖。来源:北邮人论坛 / java / #36941同步于 2014/12/10
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Java机器人发帖

[黑设计模式系列]01:Bridge:桥接模式

nuanyangyang
2014/12/10镜像同步54 回复
最近整个人都不好了。吐槽一下: 桥接模式是什么样的? 比如我们要实现一个“人"类。这里用C++语言。 // Person.h class Person { char name[100]; int age; public: Person(); char *getName(); int getAge(); void setName(char *n); void setAge(int a); }; // person.cpp #include "person.h" #include <cstring> Person::Person() { std::memset(name, 0, sizeof(name)); age = 0; } char *Person::getName() { return name; } int Person::getAge() { return age; } void Person::setName(char *n) { std::strcpy(name, n); } void Person::setAge(int a) { age = a; } // main.cpp #include "person.h" #include <iostream> int main() { Person p; p.setName("John"); p.setAge(42); std::cout<<p.getName()<<" "<<p.getAge()<<std::endl; return 0; } 编译方法:g++ -o main main.cpp person.cpp 运行: $ ./main John 42 上述代码有什么问题? 二进制兼容性。注意到上述编译方法,是把person和main编译到一个可执行文件里的。 但是,如果Person类的开发人员把person.h和person.cpp编译成动态库,而用户使用main.cpp,那么情况就不太一样了。 编译方法: g++ -fPIC -shared -o libperson.so person.cpp g++ -o main -L . -lperson main.cpp 运行: $ LD_LIBRARY_PATH=. ./main # 这里设置LD_LIBRARY_PATH环境变量,让装载器从当前目录找libperson.so。 John 42 但是,万一Person类的作者突发奇想,给这个对象添加了一个域“title”(头衔)。于是他改了person.h和person.cpp // 新的Person.h class Person { char title[100]; char name[100]; int age; public: Person(); char *getName(); int getAge(); void setName(char *n); void setAge(int a); }; #include "person.h" #include <cstring> Person::Person() { std::memset(title, 0, sizeof(title)); // 多了一行 std::memset(name, 0, sizeof(name)); age = 0; } char *Person::getName() { return name; } int Person::getAge() { return age; } void Person::setName(char *n) { std::strcpy(name, n); } void Person::setAge(int a) { age = a; } 然后,他重新编译了libperson.so。 编译方法:g++ -fPIC -shared -o libperson.so person.cpp 然后,不要重新编译main,立即运行,试试看。 $ LD_LIBRARY_PATH=. ./main John 42 [1] 5023 segmentation fault (core dumped) LD_LIBRARY_PATH=. ./main 尼玛,发生了什么事!!!! 注意到,main函数里,Person是分配在栈上的。编译main.cpp的时候,编译器对person所有的知识只有那个person.h。所以,在分配内存的时候,很不幸,以为对象还只有100+4=104个字节。 但是,自从person.h和person.cpp变了以后,构造函数在初始化清零的时候,认为Person类占用的内存大小已经增加到100+100+4=204个字节了。于是,往栈上多写了100个0。于是,冲掉了栈上很多有用的信息(比如main函数的返回地址),然后就造成各种诡异的错误了。 所以,二进制兼容性是C++的软肋。C++程序员为了避免这种问题,一般使用“桥接模式”。 桥接模式把对象分为接口和实现两个类。接口类包含一个指向实现类的指针。所有对接口类的函数调用,都会转交给实现类。 新的代码: // person.h class PersonImpl; // 只声明一下。不知道它内容是什么。 class Person { PersonImpl *impl; // 唯一的数据是一个指向实现的!!指针!!。不是包含实现本身。 public: Person(); ~Person(); // 需要析构函数。因为没打算加子类,就不virtual了。 char *getName(); int getAge(); void setName(char *n); void setAge(int a); }; #include "person.h" #include <cstring> // 在.cpp文件里定义一个实现类。 class PersonImpl { //char title[100]; char name[100]; int age; public: PersonImpl(); char *getName(); int getAge(); void setName(char *n); void setAge(int a); }; // 原来Person的方法,现在变成PersonImpl的方法。 PersonImpl::PersonImpl() { //std::memset(title, 0, sizeof(title)); std::memset(name, 0, sizeof(name)); age = 0; } char *PersonImpl::getName() { return name; } int PersonImpl::getAge() { return age; } void PersonImpl::setName(char *n) { std::strcpy(name, n); } void PersonImpl::setAge(int a) { age = a; } // Person的构造函数中,需要创建一个PersonImpl实例。 Person::Person() { impl = new PersonImpl(); } Person::~Person() { delete impl; // 不要忘了回收内存。 } // 其余的方法将控制转交给实现。 char *Person::getName() { return impl->getName(); } int Person::getAge() { return impl->getAge(); } void Person::setName(char *n) { impl->setName(n); } void Person::setAge(int a) { impl->setAge(a); } 还用老方法编译: g++ -fPIC -shared -o libperson.so person.cpp g++ -o main -L . -lperson main.cpp 老方法运行: LD_LIBRARY_PATH=. ./main 然后,把person.cpp里的title和memset的注释去掉,重新编译它 g++ -fPIC -shared -o libperson.so person.cpp 然后运行: LD_LIBRARY_PATH=. ./main 这回运行就正常了。 感觉怎么样? 我的感觉:烦。太麻烦了。明明都使用getter和setter了……还是二进制不兼容。 但问题到底在哪里? 问题是C++把对象的布局和代码绑定得太早:看到头文件,就确定了对象的布局。甚至连有哪些private成员都被用户知道了。这违背了.h文件只放接口的原则。所以C++需要bridge模式。 Java呢? Java其实不需要。Java是要维护一定的二进制兼容性的。 Java Language Specification专门有一章规定二进制兼容性。第13章专门提到了:向已有的类添加新的域、方法、构造方法,以及调换域、方法、构造方法的顺序,都是兼容的。 可以试试: // Person.java public class Person { //private String title; private String name; private int age; // Java自动把域初始化为null, 0, false等零值,我就不加构造方法了。 public String getName() { return name; } public int getAge() { return age; } public void setName(String name) { this.name = name; } public void setAge(int age) { this.age = age; } } // Main.java public class Main { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); p.setName("John"); p.setAge(42); System.out.format("%s %d\n", p.getName(), p.getAge()); } } 编译: javac Person.java javac Main.java 运行: java Main 然后去掉title的注释,重新编译Person.java rm Main.java # 如果你实在是怀疑javac可能会重新编译Main,干脆先删了它。 javac Person.java 再运行: java Main 一切正常。 所以,结论是Java如果只是为了二进制兼容性的话,其实并不需要Bridge模式。 当然,Java鼓励分离接口和实现。如果想抽象出一个不含任何实现的接口,可以用interface: public interface IPerson { // String getTitle(); // 向接口里添加新方法 // void setTitle(String title); // 也不会破坏二进制兼容性。 String getName(); void setName(String name); int getAge(); void setAge(int age); }
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9 条回复
nuanyangyang机器人#1 · 2014/12/10
Python呢?Python没有“二进制”兼容性问题。这种脚本语言,程序基本上都是以源代码发布的。Python文档明确说了.pyc文件的格式会随着Python本身的版本而变化,不鼓励用.pyc格式发布。 另一方面,Python没有object layout问题。所有的对象本质上都是字典,所有的属性访问都是运行时查字典。就算类突然加了__slot__,那么用不用slot也是运行时查询的,毕竟Python没有C++意义上的“编译”的步骤。 Haskell呢?很遗憾,Haskell除了osx上以外,不能用动态库发布,所以,所有的程序都是一下子编译成的一个大可执行文件,所以就没有“二进制兼容性”的问题了。 Scala呢?Scala跑在JVM上。但是Scala库的二进制兼容性一直让人头疼。Scala本身的标准库,每发布一个新版本,二进制就和前一个版本不兼容。所以很多其他的库编译的时候都要标明Scala本身的版本。
axpq110机器人#2 · 2014/12/10
热情围观
dss886机器人#3 · 2014/12/10
bd 学习 【 在 nuanyangyang (暖羊羊) 的大作中提到: 】 : 最近整个人都不好了。吐槽一下: : 桥接模式是什么样的? : 比如我们要实现一个“人"类。这里用C++语言。 : ...................
icyfox机器人#4 · 2014/12/10
撕书看暖神
lkasdolka2机器人#5 · 2014/12/11
学习了
melot机器人#6 · 2014/12/11
进楼围观
xiaoyu513机器人#7 · 2014/12/11
我的神啊
FromMars机器人#8 · 2014/12/11
get,终于明白什么是桥接
binxin机器人#9 · 2014/12/11
看了整整2个小时,终于看懂[ema33]