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适配器模式

定义​

适配器模式（Adapter Pattern）的原始定义是：将类的接口转换为客户期望的另一个接口，适配器可以让不兼容的两个类一起协同工作。

提示

如果去欧洲国家去旅游的话，它们的插座如下图最左边，是欧洲标准。而我们使用的插头是如下图最右边的。因此我们的笔记本电脑，手机在当地不能直接充电。所以就需要一个插座转换器，转换器第一面插入当地的插座，第二面供我们充电，这样使得我们的插头在当地也能使用。生活中这样的例子很多，手机充电器（将 220 V 转换为 20 V 的电压）、读卡器等，其实都是适配器模式。

适配器模式是用来做适配，它将不兼容的接口转换为可兼容的接口，让原本由于接口不兼容而不能一起工作的类可以一起工作。

适配器模式有两种实现方式：类适配器和对象适配器，其中，类适配器使用继承关系来实现，对象适配器使用组合关系来实现。

类适配器模式的耦合度比后者高，其要求程序员了解现有组件库中的相关组件的内部结构，所以应用相对较少。

模式原理​

  • Target（目标抽象类）：客户端需要使用到的抽象类。

  • Adaptee（适配者类）：即被适配的角色。

  • Adapter（适配器类）：将 Target 和 Adaptee 适配，并实现 Target 的方法。

类适配器​

// Target：SD 卡接口
public interface SDCard {
  String readSD();
  void writeSD(String data);
}

public class SDCardImpl implements SDCard {
  @Override public String readSD() { return "read from SD"; }
  @Override public void writeSD(String data) { System.out.println("write to SD: " + data); }
}

// Adaptee：TF 卡接口及其实现
public interface TFCard {
  String readTF();
  void writeTF(String data);
}

public class TFCardImpl implements TFCard {
  @Override public String readTF() { return "read from TF"; }
  @Override public void writeTF(String data) { System.out.println("write to TF: " + data); }
}

// 类适配器：继承 Adaptee（TFCardImpl），实现 Target（SDCard）
public class SDAdapterTF extends TFCardImpl implements SDCard {
  @Override public String readSD() { return super.readTF(); }
  @Override public void writeSD(String data) { super.writeTF(data); }
}

// 客户端侧 Computer 仅依赖 Target（SDCard）
public class Computer {
  public String readSD(SDCard card) { return card.readSD(); }
}

public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    Computer computer = new Computer();
    String data = computer.readSD(new SDAdapterTF());
    System.out.println(data); // read from TF
  }
}

对象适配器​

// 复用前面的 SDCard / TFCard 接口

// 对象适配器：通过组合持有 Adaptee（TFCard）
public class SDAdapterTF2 implements SDCard {
  private final TFCard tfCard;
  public SDAdapterTF2(TFCard tfCard) { this.tfCard = tfCard; }
  @Override public String readSD() { return tfCard.readTF(); }
  @Override public void writeSD(String data) { tfCard.writeTF(data); }
}

public class Client {
  public static void main(String[] args) {
    Computer computer = new Computer();
    TFCard tfCard = new TFCardImpl();
    SDCard adapter = new SDAdapterTF2(tfCard);
    String data = computer.readSD(adapter);
    System.out.println(data); // read from TF
  }
}

应用示例​

类适配器模式​

假设现有一台电脑只能读取 SD卡的信息，这时我们想要使用电脑读取 TF 卡的内容，就需要将 TF 卡加上卡套，转换成 SD 卡！

创建一个 读取器，将 TF 卡中的内容读取出来。

类图如下：

对象适配器​

总结​

优点​

  1. 将目标类和适配者类解耦，通过引入一个适配器类来重用现有的适配者类，无需修改原有结构。

  2. 增加了类的透明性和复用性，将具体业务实现过程封装在适配者类中，对于客户端类而言是透明的，而且提高了适配者的复用性，同一个适配者可以在多个不同的系统中复用。

  3. 灵活性和扩展性都非常好，通过使用配置文件可以很方便的更换适配器，也可以在不修改原有代码的基础上增加新的适配器类，符合开闭原则。

缺点​

类适配器​

  1. 对于 Java 等不支持多重继承的语言，一次只能适配一个适配者类，不能同时适配多个适配者类。

  2. 适配者类不能为最终类。

对象适配器​

  1. 与类适配器模式相比较，在该模式下要在适配器中置换适配者类的某些方法比较麻烦。

适用场景​

  1. 统一多个类的接口设计时： 某个功能的实现依赖多个外部系统（或者说类）。通过适配器模式，将它们的接口适配为统一的接口定义。

  2. 需要依赖外部系统时：当我们把项目中的一个外部系统替换成另一个外部系统时，利用适配器模式，可以减少对代码的改动。

  3. 原有接口无法修改时或者原有接口功能太老旧但又需要兼容：JDK 1.0 的 Enumeration 到 Iterator 的替换，使用适配器模式保留 Enumeration 类。

  4. 适配不同的数据格式时：Slf4j 日志框架，定义打印日志的统一接口，提供针对不同日志框架的适配器。

代理、桥接、装饰器、适配器的区别​

代理、桥接、装饰器、适配器，这 4 种模式时比较常用的结构型设计模式。

  1. 代理模式：代理模式在不改变原始类接口的条件下，为原始类定义一个代理类，主要目的是控制访问，而非加强功能，这是它跟装饰器模式最大的不同。

  2. 桥接模式：桥接模式的目的是将接口部分和实现部分分离，从而让它们可以较为容易，也相对独立地加以改变。

  3. 装饰器模式： 装饰者模式在不改变原始类的情况下，对原始类功能进行增强，并且支持多个装饰器的嵌套适用。

  4. 适配器模式：将一个类的接口转换为客户希望的另一个接口，适配器模式让那些不兼容的类可以一起工作。