Java設(shè)計模式 -8- 適配器模式（Adapter模式）

• 前言
• 模式的定義與特點
• 模式的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)
• • 1. 模式的結(jié)構(gòu)
  • 2. 模式的實現(xiàn)
• 模式的應(yīng)用實例
• 模式的應(yīng)用場景
• 模式的擴(kuò)展

前言

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結(jié)構(gòu)型模式描述如何將類或?qū)ο蟀茨撤N布局組成更大的結(jié)構(gòu)。它分為類結(jié)構(gòu)型模式和對象結(jié)構(gòu)型模式，前者采用繼承機(jī)制來組織接口和類，后者釆用組合或聚合來組合對象。

由于組合關(guān)系或聚合關(guān)系比繼承關(guān)系耦合度低，滿足“合成復(fù)用原則”，所以對象結(jié)構(gòu)型模式比類結(jié)構(gòu)型模式具有更大的靈活性。

結(jié)構(gòu)型模式分為以下 7 種：

代理（Proxy）模式：為某對象提供一種代理以控制對該對象的訪問。即客戶端通過代理間接地訪問該對象，從而限制、增強(qiáng)或修改該對象的一些特性。

適配器（Adapter）模式：將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類能一起工作。

橋接（Bridge）模式：將抽象與實現(xiàn)分離，使它們可以獨立變化。它是用組合關(guān)系代替繼承關(guān)系來實現(xiàn)的，從而降低了抽象和實現(xiàn)這兩個可變維度的耦合度。

裝飾（Decorator）模式：動態(tài)地給對象增加一些職責(zé)，即增加其額外的功能。

外觀（Facade）模式：為多個復(fù)雜的子系統(tǒng)提供一個一致的接口，使這些子系統(tǒng)更加容易被訪問。

享元（Flyweight）模式：運(yùn)用共享技術(shù)來有效地支持大量細(xì)粒度對象的復(fù)用。

組合（Composite）模式：將對象組合成樹狀層次結(jié)構(gòu)，使用戶對單個對象和組合對象具有一致的訪問性。

以上 7種結(jié)構(gòu)型模式，除了適配器模式分為類結(jié)構(gòu)型模式和對象結(jié)構(gòu)型模式兩種，其他的全部屬于對象結(jié)構(gòu)型模式，下面我們會分別、詳細(xì)地介紹它們的特點、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用。

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在現(xiàn)實生活中，經(jīng)常出現(xiàn)兩個對象因接口不兼容而不能在一起工作的實例，這時需要第三者進(jìn)行適配。例如，講中文的人同講英文的人對話時需要一個翻譯，用直流電的筆記本電腦接交流電源時需要一個電源適配器，用計算機(jī)訪問照相機(jī)的 SD 內(nèi)存卡時需要一個讀卡器等。

在軟件設(shè)計中也可能出現(xiàn)：需要開發(fā)的具有某種業(yè)務(wù)功能的組件在現(xiàn)有的組件庫中已經(jīng)存在，但它們與當(dāng)前系統(tǒng)的接口規(guī)范不兼容，如果重新開發(fā)這些組件成本又很高，這時用適配器模式能很好地解決這些問題。

模式的定義與特點

適配器模式（Adapter）的定義如下：將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶希望的另外一個接口，使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類能一起工作。適配器模式分為類結(jié)構(gòu)型模式和對象結(jié)構(gòu)型模式兩種，前者類之間的耦合度比后者高，且要求程序員了解現(xiàn)有組件庫中的相關(guān)組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以應(yīng)用相對較少些。

該模式的主要優(yōu)點如下：

• 客戶端通過適配器可以透明地調(diào)用目標(biāo)接口。
• 復(fù)用了現(xiàn)存的類，程序員不需要修改原有代碼而重用現(xiàn)有的適配者類。
• 將目標(biāo)類和適配者類解耦，解決了目標(biāo)類和適配者類接口不一致的問題。
• 在很多業(yè)務(wù)場景中符合開閉原則。

其缺點是：

• 適配器編寫過程需要結(jié)合業(yè)務(wù)場景全面考慮，可能會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。
• 增加代碼閱讀難度，降低代碼可讀性，過多使用適配器會使系統(tǒng)代碼變得凌亂。

模式的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)

類適配器模式可采用多重繼承方式實現(xiàn)，如 C++ 可定義一個適配器類來同時繼承當(dāng)前系統(tǒng)的業(yè)務(wù)接口和現(xiàn)有組件庫中已經(jīng)存在的組件接口；Java 不支持多繼承，但可以定義一個適配器類來實現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)的業(yè)務(wù)接口，同時又繼承現(xiàn)有組件庫中已經(jīng)存在的組件。

對象適配器模式可釆用將現(xiàn)有組件庫中已經(jīng)實現(xiàn)的組件引入適配器類中，該類同時實現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)的業(yè)務(wù)接口。現(xiàn)在來介紹它們的基本結(jié)構(gòu)。

1. 模式的結(jié)構(gòu)

適配器模式（Adapter）包含以下主要角色。

目標(biāo)（Target）接口：當(dāng)前系統(tǒng)業(yè)務(wù)所期待的接口，它可以是抽象類或接口。

適配者（Adaptee）類：它是被訪問和適配的現(xiàn)存組件庫中的組件接口。

適配器（Adapter）類：它是一個轉(zhuǎn)換器，通過繼承或引用適配者的對象，把適配者接口轉(zhuǎn)換成目標(biāo)接口，讓客戶按目標(biāo)接口的格式訪問適配者。

類適配器模式的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

對象適配器模式的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示：

2. 模式的實現(xiàn)

(1) 類適配器模式的代碼如下。

package adapter; //目標(biāo)接口 interface Target {public void request(); } //適配者接口 class Adaptee {public void specificRequest(){ System.out.println("適配者中的業(yè)務(wù)代碼被調(diào)用！");} } //類適配器類 class ClassAdapter extends Adaptee implements Target {public void request(){specificRequest();} } //客戶端代碼 public class ClassAdapterTest {public static void main(String[] args){System.out.println("類適配器模式測試：");Target target = new ClassAdapter();target.request();} }

程序的運(yùn)行結(jié)果如下：

類適配器模式測試： 適配者中的業(yè)務(wù)代碼被調(diào)用！

(2)對象適配器模式的代碼如下。

package adapter; //對象適配器類 class ObjectAdapter implements Target {private Adaptee adaptee;public ObjectAdapter(Adaptee adaptee){this.adaptee=adaptee;}public void request(){adaptee.specificRequest();} } //客戶端代碼 public class ObjectAdapterTest {public static void main(String[] args){System.out.println("對象適配器模式測試：");Adaptee adaptee = new Adaptee();Target target = new ObjectAdapter(adaptee);target.request();} }

說明：對象適配器模式中的“目標(biāo)接口”和“適配者類”的代碼同類適配器模式一樣，只要修改適配器類和客戶端的代碼即可。

程序的運(yùn)行結(jié)果如下：

對象適配器模式測試： 適配者中的業(yè)務(wù)代碼被調(diào)用！

模式的應(yīng)用實例

【例1】用適配器模式（Adapter）模擬新能源汽車的發(fā)動機(jī)。

分析：新能源汽車的發(fā)動機(jī)有電能發(fā)動機(jī)（Electric Motor）和光能發(fā)動機(jī)（Optical Motor）等，各種發(fā)動機(jī)的驅(qū)動方法不同，例如，電能發(fā)動機(jī)的驅(qū)動方法 electricDrive() 是用電能驅(qū)動，而光能發(fā)動機(jī)的驅(qū)動方法 opticalDrive() 是用光能驅(qū)動，它們是適配器模式中被訪問的適配者。

客戶端希望用統(tǒng)一的發(fā)動機(jī)驅(qū)動方法 drive() 訪問這兩種發(fā)動機(jī)，所以必須定義一個統(tǒng)一的目標(biāo)接口 Motor，然后再定義電能適配器（Electric Adapter）和光能適配器（Optical Adapter）去適配這兩種發(fā)動機(jī)。

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <config><className>ElectricAdapter</className> </config>

我們把客戶端想訪問的新能源發(fā)動機(jī)的適配器的名稱放在 XML 配置文件中，客戶端可以通過對象生成器類 ReadXML 去讀取。這樣，客戶端就可以通過 Motor 接口隨便使用任意一種新能源發(fā)動機(jī)去驅(qū)動汽車，下圖所示是其結(jié)構(gòu)圖。

程序代碼如下：

package adapter; //目標(biāo)：發(fā)動機(jī) interface Motor {public void drive(); } //適配者1：電能發(fā)動機(jī) class ElectricMotor {public void electricDrive(){System.out.println("電能發(fā)動機(jī)驅(qū)動汽車！");} } //適配者2：光能發(fā)動機(jī) class OpticalMotor {public void opticalDrive(){System.out.println("光能發(fā)動機(jī)驅(qū)動汽車！");} } //電能適配器 class ElectricAdapter implements Motor {private ElectricMotor emotor;public ElectricAdapter(){emotor=new ElectricMotor();}public void drive(){emotor.electricDrive();} } //光能適配器 class OpticalAdapter implements Motor {private OpticalMotor omotor;public OpticalAdapter(){omotor=new OpticalMotor();}public void drive(){omotor.opticalDrive();} } //客戶端代碼 public class MotorAdapterTest {public static void main(String[] args){System.out.println("適配器模式測試：");Motor motor=(Motor)ReadXML.getObject();motor.drive();} } package adapter; import javax.xml.parsers.*; import org.w3c.dom.*; import java.io.*; class ReadXML {public static Object getObject(){try{DocumentBuilderFactory dFactory=DocumentBuilderFactory.newInstance();DocumentBuilder builder=dFactory.newDocumentBuilder();Document doc; doc=builder.parse(new File("src/adapter/config.xml"));NodeList nl=doc.getElementsByTagName("className");Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();String cName="adapter."+classNode.getNodeValue();Class<?> c=Class.forName(cName);Object obj=c.newInstance();return obj;} catch(Exception e){e.printStackTrace();return null;}} }

程序的運(yùn)行結(jié)果如下：

適配器模式測試： 電能發(fā)動機(jī)驅(qū)動汽車！

注意：如果將配置文件中的 ElectricAdapter 改為 OpticalAdapter，則運(yùn)行結(jié)果如下：

適配器模式測試： 光能發(fā)動機(jī)驅(qū)動汽車！

模式的應(yīng)用場景

適配器模式（Adapter）通常適用于以下場景。

• 以前開發(fā)的系統(tǒng)存在滿足新系統(tǒng)功能需求的類，但其接口同新系統(tǒng)的接口不一致。
• 使用第三方提供的組件，但組件接口定義和自己要求的接口定義不同。

模式的擴(kuò)展

適配器模式（Adapter）可擴(kuò)展為雙向適配器模式，雙向適配器類既可以把適配者接口轉(zhuǎn)換成目標(biāo)接口，也可以把目標(biāo)接口轉(zhuǎn)換成適配者接口，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

程序代碼如下：

package adapter; //目標(biāo)接口 interface TwoWayTarget {public void request(); } //適配者接口 interface TwoWayAdaptee {public void specificRequest(); } //目標(biāo)實現(xiàn) class TargetRealize implements TwoWayTarget {public void request(){ System.out.println("目標(biāo)代碼被調(diào)用！");} } //適配者實現(xiàn) class AdapteeRealize implements TwoWayAdaptee {public void specificRequest(){ System.out.println("適配者代碼被調(diào)用！");} } //雙向適配器 class TwoWayAdapter implements TwoWayTarget,TwoWayAdaptee {private TwoWayTarget target;private TwoWayAdaptee adaptee;public TwoWayAdapter(TwoWayTarget target){this.target=target;}public TwoWayAdapter(TwoWayAdaptee adaptee){this.adaptee=adaptee;}public void request(){adaptee.specificRequest();}public void specificRequest(){ target.request();} } //客戶端代碼 public class TwoWayAdapterTest {public static void main(String[] args){System.out.println("目標(biāo)通過雙向適配器訪問適配者：");TwoWayAdaptee adaptee=new AdapteeRealize();TwoWayTarget target=new TwoWayAdapter(adaptee);target.request();System.out.println("-------------------");System.out.println("適配者通過雙向適配器訪問目標(biāo)：");target=new TargetRealize();adaptee=new TwoWayAdapter(target);adaptee.specificRequest();} }

程序的運(yùn)行結(jié)果如下：

目標(biāo)通過雙向適配器訪問適配者： 適配者代碼被調(diào)用！ ------------------- 適配者通過雙向適配器訪問目標(biāo)： 目標(biāo)代碼被調(diào)用！

總結(jié)

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