Trong các hệ thống cần xử lý nhiều chiều biến đổi độc lập, việc sử dụng kế thừa thuần túy dễ dẫn đến bùng nổ số lượng lớp. Mẫu thiết kế Bridge (Cầu nối) giải quyết vấn đề này bằng cách tách biệt phần trừu tượng khỏi phần hiện thực hóa, cho phép cả hai phát triển độc lập thông qua quan hệ kết hợp thay vì kế thừa.

Cấu trúc cốt lõi

• Giao diện trừu tượng (Abstraction): Định nghĩa hành vi chung và giữ tham chiếu đến đối tượng hiện thực hóa.
• Trừu tượng cụ thể (Refined Abstraction): Triển khai chi tiết hành vi dựa trên đặc điểm riêng, đồng thời ủy quyền phần hiện thực cho đối tượng được kết hợp.
• Giao diện hiện thực (Implementor): Khai báo phương thức mà các lớp hiện thực sẽ triển khai.
• Hiện thực cụ thể (Concrete Implementor): Cung cấp logic thực thi cụ thể cho từng biến thể.

Ví dụ minh họa: Hệ thống vẽ hình học

public interface Geometry {
    void render(String renderer);
}

public class Triangle implements Geometry {
    @Override
    public void render(String renderer) {
        System.out.println(renderer + " is rendering a triangle");
    }
}

public class Rectangle implements Geometry {
    @Override
    public void render(String renderer) {
        System.out.println(renderer + " is rendering a rectangle");
    }
}

public abstract class Renderer {
    protected Geometry geometry;
    
    public Renderer(Geometry geom) {
        this.geometry = geom;
    }
    
    public abstract void execute();
}

public class InkRenderer extends Renderer {
    public InkRenderer(Geometry geom) {
        super(geom);
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        geometry.render("Ink Pen");
    }
}

public class DigitalRenderer extends Renderer {
    public DigitalRenderer(Geometry geom) {
        super(geom);
    }
    
    @Override
    public void execute() {
        geometry.render("Digital Brush");
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Renderer inkTriangle = new InkRenderer(new Triangle());
        inkTriangle.execute();

        Renderer digitalRect = new DigitalRenderer(new Rectangle());
        digitalRect.execute();
    }
}

Kết quả:

Ink Pen is rendering a triangle
Digital Brush is rendering a rectangle

Ứng dụng thực tế

• Hệ thống xe hơi: Tách biệt thương hiệu (Toyota, BMW) và loại động cơ (xăng, điện, hybrid).
• Thư viện giao diện: Tách giao diện người dùng khỏi nền tảng hệ điều hành (Windows, macOS, Linux).
• Thiết bị IoT: Tách loại thiết bị (đèn, cảm biến) khỏi giao thức truyền thông (WiFi, Bluetooth, Zigbee).

Ưu và nhược điểm

• Ưu điểm:
  • Tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng nhờ tách rời các chiều biến đổi.
  • Dễ dàng kết hợp các thành phần mới mà không ảnh hưởng đến mã hiện có.
  • Tuân thủ nguyên tắc Open/Closed — mở rộng mà không sửa đổi.
• Nhược điểm:
  • Tăng độ phức tạp kiến trúc do số lượng lớp và mối quan hệ tăng lên.
  • Yêu cầu phân tích kỹ lưỡng để xác định đúng ranh giới giữa trừu tượng và hiện thực.