Мост — это структурный паттерн проектирования, который разделяет один или несколько классов на две отдельные иерархии — абстракцию и реализацию, позволяя изменять их независимо друг от друга.
Проблема
Абстракция? *Реализация(?! Звучит пугающе! Чтобы понять, о чём идёт речь, давайте разберём очень простой пример.
У вас есть класс геометрических Фигур, который имеет подклассы Круг и Квадрат. Вы хотите расширить иерархию фигур по цвету, то есть иметь Красные и Синие фигуры. Но чтобы всё это объединить, вам придётся создать 4 комбинации подклассов, вроде СиниеКруги и КрасныеКвадраты.
Количество подклассов растёт в геометрической прогрессии.
При добавлении новых видов фигур и цветов количество комбинаций будет расти в геометрической прогрессии. Например, чтобы ввести в программу фигуры треугольников, придётся создать сразу два новых подкласса треугольников под каждый цвет. После этого новый цвет потребует создания уже трёх классов для всех видов фигур. Чем дальше, тем хуже.
Решение
Корень проблемы заключается в том, что мы пытаемся расширить классы фигур сразу в двух независимых плоскостях — по виду и по цвету. Именно это приводит к разрастанию дерева классов.
Паттерн Мост предлагает заменить наследование агрегацией или композицией. Для этого нужно выделить одну из таких «плоскостей» в отдельную иерархию и ссылаться на объект этой иерархии, вместо хранения его состояния и поведения внутри одного класса.
Размножение подклассов можно остановить, разбив классы на несколько иерархий.
Таким образом, мы можем сделать Цвет отдельным классом с подклассами Красный и Синий. Класс Фигур получит ссылку на объект Цвета и сможет делегировать ему работу, если потребуется. Такая связь и станет мостом между Фигурами и Цветом. При добавлении новых классов цветов не потребуется трогать классы фигур и наоборот.
Абстракция и Реализация
Эти термины были введены в книге GoF при описании Моста. На мой взгляд, они выглядят слишком академичными, делая описание паттерна сложнее, чем он есть на самом деле. Помня о примере с фигурами и цветами, давайте все же разберёмся, что имели в виду авторы паттерна.
Итак, абстракция (или интерфейс) — это образный слой управления чем-либо. Он не делает работу самостоятельно, а делегирует её слою реализации (иногда называемому платформой).
Только не путайте эти термины с интерфейсами или абстрактными классами из вашего языка программирования, это не одно и то же.
Если говорить о реальных программах, то абстракцией может выступать графический интерфейс программы (GUI), а реализацией — низкоуровневый код операционной системы (API), к которому графический интерфейс обращается по реакции на действия пользователя.
Вы можете развивать программу в двух разных направлениях:
иметь несколько видов GUI (например, для простых пользователей и администраторов);
поддерживать много видов API (например, работать под Windows, Linux и macOS).
Такая программа может выглядеть как один большой клубок кода, в котором намешаны условные операторы слоёв GUI и API.
Когда изменения «осаждают» проект, вам легче отбиваться, если разделить монолитный код на части.
Вы можете попытаться структурировать этот хаос, создав для каждой вариации интерфейса-платформы свои подклассы. Но такой подход приведёт к росту классов комбинаций, и с каждой новой платформой их будет всё больше.
Мы можем решить эту проблему, применив Мост. Паттерн предлагает распутать этот код, разделив его на две части:
Реализацию: слой взаимодействия с операционной системой.
Один из вариантов кросс-платформенной архитектуры.
Абстракция будет делегировать работу одному из объектов реализаций. Причём, реализации можно будет взаимозаменять, но только при условии, что все они будут следовать общему интерфейсу.
Таким образом, вы сможете изменять графический интерфейс приложения, не трогая низкоуровневый код работы с операционной системой. И наоборот, вы сможете добавлять поддержку новых операционных систем, создавая подклассы реализации, без необходимости менять классы графического интерфейса.
Структура
Абстракция содержит управляющую логику. Код абстракции делегирует реальную работу связанному объекту реализации.
Реализация задаёт общий интерфейс для всех реализаций. Все методы, которые здесь описаны, будут доступны из класса абстракции и его подклассов.
Интерфейсы абстракции и реализации могут как совпадать, так и быть совершенно разными. Но обычно в реализации живут базовые операции, на которых строятся сложные операции абстракции.
Конкретные реализации содержат платформо-зависимый код.
Расширенные абстракции содержат различные вариации управляющей логики. Как и родитель, работает с реализациями только через общий интерфейс реализации.
Клиент работает только с объектами абстракции. Не считая начального связывания абстракции с одной из реализаций, клиентский код не имеет прямого доступа к объектам реализации.
Псевдокод
В этом примере Мост разделяет монолитный код приборов и пультов на две части: приборы (выступают реализацией) и пульты управления ими (выступают абстракцией).
Пример разделения двух иерархий классов — приборов и пультов управления.
Класс пульта имеет ссылку на объект прибора, которым он управляет. Пульты работают с приборами через общий интерфейс. Это даёт возможность связать пульты с различными приборами.
Сами пульты можно развивать независимо от приборов. Для этого достаточно создать новый подкласс абстракции. Вы можете создать как простой пульт с двумя кнопками, так и более сложный пульт с тач-интерфейсом.
Клиентскому коду остаётся выбрать версию абстракции и реализации, с которым он хочет работать, и связать их между собой.
// Класс пультов имеет ссылку на устройство, которым управляет.
// Методы этого класса делегируют работу методам связанного
// устройства.
class Remote is
protected field device: Device
constructor Remote(device: Device) is
this.device = device
method togglePower() is
if (device.isEnabled()) then
device.disable()
else
device.enable()
method volumeDown() is
device.setVolume(device.getVolume() - 10)
method volumeUp() is
device.setVolume(device.getVolume() + 10)
method channelDown() is
device.setChannel(device.getChannel() - 1)
method channelUp() is
device.setChannel(device.getChannel() + 1)
// Вы можете расширять класс пультов, не трогая код устройств.
class AdvancedRemote extends Remote is
method mute() is
device.setVolume(0)
// Все устройства имеют общий интерфейс. Поэтому с ними может
// работать любой пульт.
interface Device is
method isEnabled()
method enable()
method disable()
method getVolume()
method setVolume(percent)
method getChannel()
method setChannel(channel)
// Но каждое устройство имеет особую реализацию.
class Tv implements Device is
// ...
class Radio implements Device is
// ...
// Где-то в клиентском коде.
tv = new Tv()
remote = new Remote(tv)
remote.togglePower()
radio = new Radio()
remote = new AdvancedRemote(radio)
Применимость
Когда вы хотите разделить монолитный класс, который содержит несколько различных реализаций какой-то функциональности (например, если класс может работать с разными системами баз данных).
Чем больше класс, тем тяжелее разобраться в его коде, и тем больше это затягивает разработку. Кроме того, изменения, вносимые в одну из реализаций, приводят к редактированию всего класса, что может привести к внесению случайных ошибок в код.
Мост позволяет разделить монолитный класс на несколько отдельных иерархий. После этого вы можете менять их код независимо друг от друга. Это упрощает работу над кодом и уменьшает вероятность внесения ошибок.
Когда класс нужно расширять в двух независимых плоскостях.
Мост предлагает выделить одну из таких плоскостей в отдельную иерархию классов, храня ссылку на один из её объектов в первоначальном классе.
Когда вы хотите, чтобы реализацию можно было бы изменять во время выполнения программы.
Мост позволяет заменять реализацию даже во время выполнения программы, так как конкретная реализация не «вшита» в класс абстракции.
Кстати, из-за этого пункта Мост часто путают со Стратегией. Обратите внимание, что у Моста этот пункт стоит на последнем месте по значимости, поскольку его главная задача — структурная.
Шаги реализации
Определите, существует ли в ваших классах два непересекающихся измерения. Это может быть функциональность/платформа, предметная-область/инфраструктура, фронт-энд/бэк-энд или интерфейс/реализация.
Продумайте, какие операции будут нужны клиентам, и опишите их в базовом классе абстракции.
Определите поведения, доступные на всех платформах, и выделите из них ту часть, которая нужна абстракции. На основании этого опишите общий интерфейс реализации.
Для каждой платформы создайте свой класс конкретной реализации. Все они должны следовать общему интерфейсу, который мы выделили перед этим.
Добавьте в класс абстракции ссылку на объект реализации. Реализуйте методы абстракции, делегируя основную работу связанному объекту реализации.
Если у вас есть несколько вариаций абстракции, создайте для каждой из них свой подкласс.
Клиент должен подать объект реализации в конструктор абстракции, чтобы связать их воедино. После этого он может свободно использовать объект абстракции, забыв о реализации.
Преимущества и недостатки
Преимущества
Позволяет строить платформо-независимые программы.
Скрывает лишние или опасные детали реализации от клиентского кода.
Усложняет код программы из-за введения дополнительных классов.
Примеры реализации паттерна
Python
Сложность: 3/3
Популярность: 1/3
Применимость: Паттерн Мост особенно полезен когда вам приходится делать кросс-платформенные приложения, поддерживать несколько типов баз данных или работать с разными поставщиками похожего API (например, cloud-сервисы, социальные сети и т. д.)
Признаки применения паттерна: Если в программе чётко выделены классы «управления» и несколько видов классов «платформ», причём управляющие объекты делегируют выполнение платформам, то можно сказать, что у вас используется Мост.
Этот пример показывает структуру паттерна Мост, а именно — из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.
from__future__importannotationsfromabcimportABC,abstractmethodclassAbstraction:""" Абстракция устанавливает интерфейс для «управляющей» части двух иерархий классов. Она содержит ссылку на объект из иерархии Реализации и делегирует ему всю настоящую работу. """def__init__(self,implementation:Implementation)->None:self.implementation=implementationdefoperation(self)->str:return(f"Abstraction: Base operation with:\n"f"{self.implementation.operation_implementation()}")classExtendedAbstraction(Abstraction):""" Можно расширить Абстракцию без изменения классов Реализации. """defoperation(self)->str:return(f"ExtendedAbstraction: Extended operation with:\n"f"{self.implementation.operation_implementation()}")classImplementation(ABC):""" Реализация устанавливает интерфейс для всех классов реализации. Он не должен соответствовать интерфейсу Абстракции. На практике оба интерфейса могут быть совершенно разными. Как правило, интерфейс Реализации предоставляет только примитивные операции, в то время как Абстракция определяет операции более высокого уровня, основанные на этих примитивах. """@abstractmethoddefoperation_implementation(self)->str:pass"""Каждая Конкретная Реализация соответствует определённой платформе иреализует интерфейс Реализации с использованием API этой платформы."""classConcreteImplementationA(Implementation):defoperation_implementation(self)->str:return"ConcreteImplementationA: Here's the result on the "+"platform A."classConcreteImplementationB(Implementation):defoperation_implementation(self)->str:return"ConcreteImplementationB: Here's the result on the "+"platform B."defclient_code(abstraction:Abstraction)->None:""" За исключением этапа инициализации, когда объект Абстракции связывается с определённым объектом Реализации, клиентский код должен зависеть только от класса Абстракции. Таким образом, клиентский код может поддерживать любую комбинацию абстракции и реализации. """# ...print(abstraction.operation(),end="")# ...if__name__=="__main__":""" Клиентский код должен работать с любой предварительно сконфигурированной комбинацией абстракции и реализации. """implementation=ConcreteImplementationA()abstraction=Abstraction(implementation)client_code(abstraction)print("\n")implementation=ConcreteImplementationB()abstraction=ExtendedAbstraction(implementation)client_code(abstraction)
Abstraction:Baseoperationwith:
ConcreteImplementationA:Here's the result on the platform A.ExtendedAbstraction: Extended operation with:ConcreteImplementationB: Here'stheresultontheplatformB.
PHP
Сложность: 3/3
Популярность: 1/3
Применимость: Паттерн Мост особенно полезен когда вам приходится поддерживать несколько типов баз данных или работать с разными поставщиками похожего API (например, cloud-сервисы, социальные сети и т. д.)
Признаки применения паттерна: Если в программе чётко выделены классы «управления» и несколько видов классов «платформ», причём управляющие объекты делегируют выполнение платформам, то можно сказать, что у вас используется Мост.
Этот пример показывает структуру паттерна Мост, а именно — из каких классов он состоит, какие роли эти классы выполняют и как они взаимодействуют друг с другом.
После ознакомления со структурой, вам будет легче воспринимать второй пример, который рассматривает реальный случай использования паттерна в мире PHP.
<?php/*** Абстракция устанавливает интерфейс для «управляющей» части двух иерархий* классов. Она содержит ссылку на объект из иерархии Реализации и делегирует* ему всю настоящую работу.*/classAbstraction{/** * @var Implementation */protected$implementation;publicfunction__construct(Implementation$implementation){$this->implementation=$implementation;}publicfunctionoperation():string{return"Abstraction: Base operation with:\n".$this->implementation->operationImplementation();}}/*** Можно расширить Абстракцию без изменения классов Реализации.*/classExtendedAbstractionextendsAbstraction{publicfunctionoperation():string{return"ExtendedAbstraction: Extended operation with:\n".$this->implementation->operationImplementation();}}/*** Реализация устанавливает интерфейс для всех классов реализации. Он не должен* соответствовать интерфейсу Абстракции. На практике оба интерфейса могут быть* совершенно разными. Как правило, интерфейс Реализации предоставляет только* примитивные операции, в то время как Абстракция определяет операции более* высокого уровня, основанные на этих примитивах.*/interfaceImplementation{publicfunctionoperationImplementation():string;}/*** Каждая Конкретная Реализация соответствует определённой платформе и реализует* интерфейс Реализации с использованием API этой платформы.*/classConcreteImplementationAimplementsImplementation{publicfunctionoperationImplementation():string{return"ConcreteImplementationA: Here's the result on the platform A.\n";}}classConcreteImplementationBimplementsImplementation{publicfunctionoperationImplementation():string{return"ConcreteImplementationB: Here's the result on the platform B.\n";}}/*** За исключением этапа инициализации, когда объект Абстракции связывается с* определённым объектом Реализации, клиентский код должен зависеть только от* класса Абстракции. Таким образом, клиентский код может поддерживать любую* комбинацию абстракции и реализации.*/functionclientCode(Abstraction$abstraction){// ...echo$abstraction->operation();// ...}/*** Клиентский код должен работать с любой предварительно сконфигурированной* комбинацией абстракции и реализации.*/$implementation=newConcreteImplementationA();$abstraction=newAbstraction($implementation);clientCode($abstraction);echo"\n";$implementation=newConcreteImplementationB();$abstraction=newExtendedAbstraction($implementation);clientCode($abstraction);
Abstraction:Baseoperationwith:
ConcreteImplementationA:Here's the result on the platform A.ExtendedAbstraction: Extended operation with:ConcreteImplementationB: Here'stheresultontheplatformB.
В этом примере иерархия Страницы выступает как Абстракция, а иерархия Рендера как Реализация. Объекты класса Страница монтируют веб-страницы определённого типа, используя базовые элементы, которые предоставляются объектом Рендер, прикреплённым к этой странице. Обе иерархии классов разделены, поэтому можно добавить новый класс Рендер без изменения классов страниц и наоборот.
<?php/*** Абстракция.*/abstractclassPage{/** * @var Renderer */protected$renderer;/** * Обычно Абстракция инициализируется одним из объектов Реализации. */publicfunction__construct(Renderer$renderer){$this->renderer=$renderer;}/** * Паттерн Мост позволяет динамически заменять присоединённый объект * Реализации. */publicfunctionchangeRenderer(Renderer$renderer):void{$this->renderer=$renderer;}/** * Поведение «вида» остаётся абстрактным, так как оно предоставляется только * классами Конкретной Абстракции. */abstractpublicfunctionview():string;}/*** Эта Конкретная Абстракция создаёт простую страницу.*/classSimplePageextendsPage{protected$title;protected$content;publicfunction__construct(Renderer$renderer,string$title,string$content){parent::__construct($renderer);$this->title=$title;$this->content=$content;}publicfunctionview():string{return$this->renderer->renderParts([$this->renderer->renderHeader(),$this->renderer->renderTitle($this->title),$this->renderer->renderTextBlock($this->content),$this->renderer->renderFooter()]);}}/*** Эта Конкретная Абстракция создаёт более сложную страницу.*/classProductPageextendsPage{protected$product;publicfunction__construct(Renderer$renderer,Product$product){parent::__construct($renderer);$this->product=$product;}publicfunctionview():string{return$this->renderer->renderParts([$this->renderer->renderHeader(),$this->renderer->renderTitle($this->product->getTitle()),$this->renderer->renderTextBlock($this->product->getDescription()),$this->renderer->renderImage($this->product->getImage()),$this->renderer->renderLink("/cart/add/".$this->product->getId(),"Add to cart"),$this->renderer->renderFooter()]);}}/*** Вспомогательный класс для класса ProductPage.*/classProduct{private$id,$title,$description,$image,$price;publicfunction__construct(string$id,string$title,string$description,string$image,float$price){$this->id=$id;$this->title=$title;$this->description=$description;$this->image=$image;$this->price=$price;}publicfunctiongetId():string{return$this->id;}publicfunctiongetTitle():string{return$this->title;}publicfunctiongetDescription():string{return$this->description;}publicfunctiongetImage():string{return$this->image;}publicfunctiongetPrice():float{return$this->price;}}/*** Реализация объявляет набор «реальных», «под капотом», «платформенных»* методов.** В этом случае Реализация перечисляет методы рендеринга, которые используются* для создания веб-страниц. Разные Абстракции могут использовать разные методы* Реализации.*/interfaceRenderer{publicfunctionrenderTitle(string$title):string;publicfunctionrenderTextBlock(string$text):string;publicfunctionrenderImage(string$url):string;publicfunctionrenderLink(string$url,string$title):string;publicfunctionrenderHeader():string;publicfunctionrenderFooter():string;publicfunctionrenderParts(array$parts):string;}/*** Эта Конкретная Реализация отображает веб-страницу в виде HTML.*/classHTMLRendererimplementsRenderer{publicfunctionrenderTitle(string$title):string{return"<h1>$title</h1>";}publicfunctionrenderTextBlock(string$text):string{return"<div class='text'>$text</div>";}publicfunctionrenderImage(string$url):string{return"<img src='$url'>";}publicfunctionrenderLink(string$url,string$title):string{return"<a href='$url'>$title</a>";}publicfunctionrenderHeader():string{return"<html><body>";}publicfunctionrenderFooter():string{return"</body></html>";}publicfunctionrenderParts(array$parts):string{returnimplode("\n",$parts);}}/*** Эта Конкретная Реализация отображает веб-страницу в виде строк JSON.*/classJsonRendererimplementsRenderer{publicfunctionrenderTitle(string$title):string{return'"title": "'.$title.'"';}publicfunctionrenderTextBlock(string$text):string{return'"text": "'.$text.'"';}publicfunctionrenderImage(string$url):string{return'"img": "'.$url.'"';}publicfunctionrenderLink(string$url,string$title):string{return'"link": {"href": "'.$url.'", "title": "'.$title.'"}';}publicfunctionrenderHeader():string{return'';}publicfunctionrenderFooter():string{return'';}publicfunctionrenderParts(array$parts):string{return"{\n".implode(",\n",array_filter($parts))."\n}";}}/*** Клиентский код имеет дело только с объектами Абстракции.*/functionclientCode(Page$page){// ...echo$page->view();// ...}/*** Клиентский код может выполняться с любой предварительно сконфигурированной* комбинацией Абстракция+Реализация.*/$HTMLRenderer=newHTMLRenderer();$JSONRenderer=newJsonRenderer();$page=newSimplePage($HTMLRenderer,"Home","Welcome to our website!");echo"HTML view of a simple content page:\n";clientCode($page);echo"\n\n";/*** При необходимости Абстракция может заменить связанную Реализацию во время* выполнения.*/$page->changeRenderer($JSONRenderer);echo"JSON view of a simple content page, rendered with the same client code:\n";clientCode($page);echo"\n\n";$product=newProduct("123","Star Wars, episode1","A long time ago in a galaxy far, far away...","/images/star-wars.jpeg",39.95);$page=newProductPage($HTMLRenderer,$product);echo"HTML view of a product page, same client code:\n";clientCode($page);echo"\n\n";$page->changeRenderer($JSONRenderer);echo"JSON view of a simple content page, with the same client code:\n";clientCode($page);
HTMLviewofasimplecontentpage:
<html><body>
<h1>Home</h1>
<divclass='text'>Welcometoourwebsite!</div>
</body></html>
JSONviewofasimplecontentpage,renderedwiththesameclientcode:
{"title":"Home",
"text":"Welcome to our website!"}HTMLviewofaproductpage,sameclientcode:
<html><body>
<h1>StarWars,episode1</h1>
<divclass='text'>Alongtimeagoinagalaxyfar,faraway...</div>
<imgsrc='/images/star-wars.jpeg'>
<ahref='/cart/add/123'>Addtocart</a>
</body></html>
JSONviewofasimplecontentpage,withthesameclientcode:
{"title":"Star Wars, episode1",
"text":"A long time ago in a galaxy far, far away...",
"img":"/images/star-wars.jpeg",
"link":{"href":"/cart/add/123","title":"Add to cart"}}
Задачи
Задача 1. Фигуры и рендереры
Дана иерархия классов фигур с жёстко встроенной логикой отрисовки. Примените паттерн Мост: выделите иерархию Renderer (растровый и векторный) и соедините её с иерархией Shape (круг, прямоугольник, треугольник) через мост. Убедитесь, что добавление нового рендерера не требует изменения классов фигур, и наоборот.
# Без паттерна — взрыв подклассовclassRasterCircle:def__init__(self,x:float,y:float,radius:float):self.x,self.y,self.radius=x,y,radiusdefdraw(self)->str:returnf"Raster: рисую круг в ({self.x},{self.y}) r={self.radius}"classVectorCircle:def__init__(self,x:float,y:float,radius:float):self.x,self.y,self.radius=x,y,radiusdefdraw(self)->str:returnf"Vector: рисую круг в ({self.x},{self.y}) r={self.radius}"classRasterRectangle:def__init__(self,x:float,y:float,w:float,h:float):self.x,self.y,self.w,self.h=x,y,w,hdefdraw(self)->str:returnf"Raster: рисую прямоугольник в ({self.x},{self.y}) {self.w}x{self.h}"classVectorRectangle:def__init__(self,x:float,y:float,w:float,h:float):self.x,self.y,self.w,self.h=x,y,w,hdefdraw(self)->str:returnf"Vector: рисую прямоугольник в ({self.x},{self.y}) {self.w}x{self.h}"# TODO: применить паттерн Мост:# 1. Создать интерфейс Renderer с методами draw_circle() и draw_rectangle()# 2. Реализовать RasterRenderer и VectorRenderer# 3. Создать абстрактный класс Shape со ссылкой на Renderer# 4. Реализовать Circle, Rectangle (и Triangle — без изменения рендереров!)
<?php// Без паттерна — взрыв подклассовclassRasterCircle{publicfunction__construct(privatefloat$x,privatefloat$y,privatefloat$radius){}publicfunctiondraw():string{return"Raster: рисую круг в ({$this->x},{$this->y}) r={$this->radius}";}}classVectorCircle{publicfunction__construct(privatefloat$x,privatefloat$y,privatefloat$radius){}publicfunctiondraw():string{return"Vector: рисую круг в ({$this->x},{$this->y}) r={$this->radius}";}}classRasterRectangle{publicfunction__construct(privatefloat$x,privatefloat$y,privatefloat$w,privatefloat$h){}publicfunctiondraw():string{return"Raster: рисую прямоугольник в ({$this->x},{$this->y}) {$this->w}x{$this->h}";}}classVectorRectangle{publicfunction__construct(privatefloat$x,privatefloat$y,privatefloat$w,privatefloat$h){}publicfunctiondraw():string{return"Vector: рисую прямоугольник в ({$this->x},{$this->y}) {$this->w}x{$this->h}";}}// TODO: применить паттерн Мост:// 1. Создать интерфейс Renderer с методами drawCircle() и drawRectangle()// 2. Реализовать RasterRenderer и VectorRenderer// 3. Создать абстрактный класс Shape со ссылкой на Renderer// 4. Реализовать Circle, Rectangle (и Triangle — без изменения рендереров!)
Задача 2. Устройства и пульты управления
Реализуйте паттерн Мост для системы управления устройствами. Абстракция — Remote (пульт), реализация — Device (устройство). Пульты бывают базовые и расширенные (с дополнительными функциями), устройства — телевизор и радио. Убедитесь, что каждый пульт работает с любым устройством через единый интерфейс.
<?php// Реализация — иерархия устройствinterfaceDevice{publicfunctionisEnabled():bool;publicfunctionenable():void;publicfunctiondisable():void;publicfunctiongetVolume():int;publicfunctionsetVolume(int$volume):void;publicfunctiongetChannel():int;publicfunctionsetChannel(int$channel):void;}// TODO: реализовать конкретные устройства:// TV и Radio (каждое хранит своё состояние: enabled, volume, channel)// TODO: реализовать иерархию пультов (Абстракция):// BasicRemote — togglePower(), volumeUp(), volumeDown(), channelUp(), channelDown()// AdvancedRemote extends BasicRemote — mute(), setChannel(int n)// Ожидаемый клиентский код:// $tv = new TV();// $remote = new BasicRemote($tv);// $remote->togglePower();// $remote->volumeUp();// $remote->volumeUp();// echo "TV: вкл=" . ($tv->isEnabled() ? 'да' : 'нет') . ", громкость={$tv->getVolume()}\n";// $radio = new Radio();// $advanced = new AdvancedRemote($radio);// $advanced->togglePower();// $advanced->setChannel(7);// $advanced->mute();// echo "Radio: канал={$radio->getChannel()}, громкость={$radio->getVolume()}\n";
Задача 3. Уведомления и каналы доставки
Реализуйте паттерн Мост для системы уведомлений. Абстракция — тип уведомления (Notification): обычное, срочное и плановое. Реализация — канал доставки (MessageSender): Email, SMS, Telegram. Каждый тип уведомления форматирует сообщение по-своему, а канал доставки отвечает за его отправку. Покажите, как добавить новый канал без изменения классов уведомлений.
<?php// Реализация — иерархия каналов доставкиinterfaceMessageSender{publicfunctionsend(string$recipient,string$subject,string$body):void;}classEmailSenderimplementsMessageSender{publicfunctionsend(string$recipient,string$subject,string$body):void{echo"[Email → {$recipient}] Тема: {$subject}\n{$body}\n";}}classSmsSenderimplementsMessageSender{publicfunctionsend(string$recipient,string$subject,string$body):void{echo"[SMS → {$recipient}] {$subject}: ".substr($body,0,70)."\n";}}classTelegramSenderimplementsMessageSender{publicfunctionsend(string$recipient,string$subject,string$body):void{echo"[Telegram → {$recipient}]\n*{$subject}*\n{$body}\n";}}// TODO: реализовать иерархию уведомлений (Абстракция):// Notification(sender) — базовый класс с методом notify(recipient, title, message)// RegularNotification — отправляет как есть// UrgentNotification — добавляет "СРОЧНО:" к теме и "НЕМЕДЛЕННО: " к телу// ScheduledNotification(sender, sendAt) — добавляет в тело время запланированной отправки// Ожидаемый клиентский код:// $urgent = new UrgentNotification(new EmailSender());// $urgent->notify('[email protected]', 'Сервер упал', 'Требуется немедленное вмешательство');// $scheduled = new ScheduledNotification(new TelegramSender(), '2025-12-31 23:59');// $scheduled->notify('@channel', 'С Новым годом!', 'Поздравляем всю команду!');
Задача 4. Экспортёры отчётов
Реализуйте паттерн Мост для системы отчётности. Абстракция — вид отчёта (Report): финансовый, статистический, аудиторский. Реализация — формат экспорта (Exporter): PDF, Excel, CSV. Каждый вид отчёта подготавливает данные по-своему, а форматировщик занимается сериализацией. Добавление нового формата не должно затрагивать классы отчётов.
<?php// Реализация — иерархия форматов экспортаinterfaceExporter{publicfunctionexportHeader(string$title):string;publicfunctionexportRow(string$label,string$value):string;publicfunctionexportFooter(string$summary):string;}classCsvExporterimplementsExporter{publicfunctionexportHeader(string$title):string{return"# {$title}\nlabel,value";}publicfunctionexportRow(string$label,string$value):string{return"{$label},{$value}";}publicfunctionexportFooter(string$summary):string{return"# {$summary}";}}classHtmlExporterimplementsExporter{publicfunctionexportHeader(string$title):string{return"<h1>{$title}</h1><table>";}publicfunctionexportRow(string$label,string$value):string{return"<tr><td>{$label}</td><td>{$value}</td></tr>";}publicfunctionexportFooter(string$summary):string{return"</table><p>{$summary}</p>";}}// TODO: реализовать иерархию отчётов (Абстракция):// Report(exporter) — базовый класс с методом generate(): string// FinancialReport(exporter, data: array) — статьи доходов/расходов + итог// StatisticalReport(exporter, data: array) — метрики с единицами измерения// AuditReport(exporter, events: array) — список событий с датами// Добавьте JsonExporter (новый формат) без изменения классов отчётов.// Ожидаемый клиентский код:// $data = ['Выручка' => 500000, 'Расходы' => 320000, 'Прибыль' => 180000];// $report = new FinancialReport(new CsvExporter(), $data);// echo $report->generate();// $report2 = new FinancialReport(new HtmlExporter(), $data);// echo $report2->generate();
Задача 5. Игровые персонажи и системы анимации
В игре есть персонажи разных классов (Warrior, Mage, Archer) и две системы рендеринга (OpenGLRenderer, VulkanRenderer). Без паттерна Мост для каждой комбинации нужен отдельный класс. Разделите иерархии: персонаж отвечает за логику и данные анимации, система рендеринга — за отрисовку. Добавьте нового персонажа Rogue без изменения рендереров и наоборот.
fromabcimportABC,abstractmethodfromdataclassesimportdataclass@dataclassclassAnimationFrame:sprite:strx:floaty:floatscale:float=1.0# Реализация — иерархия систем рендерингаclassRenderer(ABC):@abstractmethoddefrender_sprite(self,frame:AnimationFrame)->None:pass@abstractmethoddefrender_effect(self,effect_name:str,x:float,y:float)->None:passclassOpenGLRenderer(Renderer):defrender_sprite(self,frame:AnimationFrame)->None:print(f"[OpenGL] sprite={frame.sprite} pos=({frame.x},{frame.y}) scale={frame.scale}")defrender_effect(self,effect_name:str,x:float,y:float)->None:print(f"[OpenGL] effect={effect_name} pos=({x},{y})")classVulkanRenderer(Renderer):defrender_sprite(self,frame:AnimationFrame)->None:print(f"[Vulkan] draw_call: {frame.sprite} @({frame.x},{frame.y}) x{frame.scale}")defrender_effect(self,effect_name:str,x:float,y:float)->None:print(f"[Vulkan] vk_effect: {effect_name} @({x},{y})")# TODO: реализовать иерархию персонажей (Абстракция):# Character(renderer, x, y) — базовый класс с методами move(dx, dy) и attack()# Warrior — спрайт 'warrior_idle', атака: удар мечом + эффект 'slash'# Mage — спрайт 'mage_idle', атака: заклинание + эффект 'fireball'# Archer — спрайт 'archer_idle', атака: выстрел + эффект 'arrow'# Rogue — спрайт 'rogue_idle', атака: скрытый удар + эффект 'shadow'# Ожидаемый клиентский код:# warrior = Warrior(OpenGLRenderer(), x=100, y=200)# warrior.move(10, 0)# warrior.attack()# mage = Mage(VulkanRenderer(), x=300, y=200)# mage.attack()
```php linenums="1"
<?php
class AnimationFrame {
public function __construct(
public string $sprite,
public float $x,
public float $y,
public float $scale = 1.0,
) {}
}
// Реализация — иерархия систем рендеринга
interface Renderer {
public function renderSprite(AnimationFrame $frame): void;
public function renderEffect(string $effectName, float $x, float $y): void;
}
class OpenGLRenderer implements Renderer {
public function renderSprite(AnimationFrame \(frame): void {
echo "[OpenGL] sprite={\)frame->sprite} pos=({\(frame->x},{\)frame->y}) scale={$frame->scale}\n";
}
public function renderEffect(string $effectName, float $x, float $y): void {
echo "[OpenGL] effect={$effectName} pos=({$x},{$y})\n";
}
}
class VulkanRenderer implements Renderer {
public function renderSprite(AnimationFrame \(frame): void {
echo "[Vulkan] draw_call: {\)frame->sprite} @({\(frame->x},{\)frame->y}) x{$frame->scale}\n";
}
public function renderEffect(string $effectName, float $x, float $y): void {
echo "[Vulkan] vk_effect: {$effectName} @({$x},{$y})\n";
}
}
// TODO: реализовать иерархию персонажей (Абстракция):
// Character(renderer, x, y) — базовый класс с методами move(dx, dy) и attack()
// Warrior — спрайт 'warrior_idle', атака: удар мечом + эффект 'slash'
// Mage — спрайт 'mage_idle', атака: заклинание + эффект 'fireball'
// Archer — спрайт 'archer_idle', атака: выстрел + эффект 'arrow'
// Rogue — спрайт 'rogue_idle', атака: скрытый удар + эффект 'shadow'