处理多维度变化——桥接模式（一）

10.1 跨平台图像浏览系统

Sunny软件公司欲开发一个跨平台图像浏览系统，要求该系统能够显示BMP、JPG、GIF、PNG等多种格式的文件，并且能够在Windows、Linux、Unix等多个操作系统上运行。系统首先将各种格式的文件解析为像素矩阵(Matrix)，然后将像素矩阵显示在屏幕上，在不同的操作系统中可以调用不同的绘制函数来绘制像素矩阵。系统需具有较好的扩展性以支持新的文件格式和操作系统。

Sunny软件公司的开发人员针对上述要求，提出了一个初始设计方案，其基本结构如图10-1所示：

在图10-1的初始设计方案中，使用了一种多层继承结构，Image是抽象父类，而每一种类型的图像类，如BMPImage、JPGImage等作为其直接子类，不同的图像文件格式具有不同的解析方法，可以得到不同的像素矩阵；由于每一种图像又需要在不同的操作系统中显示，不同的操作系统在屏幕上显示像素矩阵有所差异，因此需要为不同的图像类再提供一组在不同操作系统显示的子类，如为BMPImage提供三个子类BMPWindowsImp、BMPLinuxImp和BMPUnixImp，分别用于在Windows、Linux和Unix三个不同的操作系统下显示图像。

我们现在对该设计方案进行分析，发现存在如下两个主要问题：

(1)由于采用了多层继承结构，导致系统中类的个数急剧增加，图10-1中，在各种图像的操作系统实现层提供了12个具体类，加上各级抽象层的类，系统中类的总个数达到了17个，在该设计方案中，具体层的类的个数 = 所支持的图像文件格式数×所支持的操作系统数。

如何解决这两个问题？我们通过分析可得知，该系统存在两个独立变化的维度：图像文件格式和操作系统，如图10-2所示：

在图10-2中，如何将各种不同类型的图像文件解析为像素矩阵与图像文件格式本身相关，而如何在屏幕上显示像素矩阵则仅与操作系统相关。正因为图10-1所示结构将这两种职责集中在一个类中，导致系统扩展麻烦，从类的设计角度分析，具体类BMPWindowsImp、BMPLinuxImp和BMPUnixImp等违反了“单一职责原则”，因为不止一个引起它们变化的原因，它们将图像文件解析和像素矩阵显示这两种完全不同的职责融合在一起，任意一个职责发生改变都需要修改它们，系统扩展困难。