设计模式之六——适配器模式

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1 介绍

适配器模式既可以作为类结构型模式，也可以作为对象结构型模式。结构型模式描述如何将类或者对象结合在一起形成更大的结构。

1.1 什么是适配器模式

适配器模式把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口，从而使原本因接口不匹配而无法在一起工作的两个类能够在一起工作。也叫做包装（Wrapper）模式。

1.2 解决什么问题

在软件开发中，也就是系统的数据和行为都正确，但接口不符时，我们应该考虑使用适配器，目的是是控制范围之外的一个原有对象与某个接口匹配。
适配器模式主要应用于希望服用一些现存的类，但是接口又与复用环境要求不一致的情况。

2 原理

适配器模式有两种形式：类的适配器模式和对象的适配器模式

2.1 类的适配器模式

类的适配器模式把适配的类的API转换成为目标类的API。

2.1.1 uml图

类的结构型模式

如上图，Adaptee类并没有sampleOperation2()方法，而客户端则期待这个方法。为使客户端能够使用Adaptee类，提供一个中间环节，即类Adapter，把Adaptee的API与Target类的API衔接起来。Adapter与Adaptee是继承关系，这决定了这个适配器模式是类的。

所涉及的角色有：

- Target：目标。这就是所期待得到的接口。注意：由于这里讨论的是类适配器模式，因此目标不可以是类。
　　- Adapee：源。需要适配的接口。
　　- Adapter：适配器。适配器把源接口转换成目标接口。显然，这一角色不可以是接口，而必须是具体类。

2.1.2 代码示例

Target代码示例

public interface Target {
    /**
     * 这是源类Adaptee也有的方法
     */
    public void sampleOperation1(); 
    /**
     * 这是源类Adapteee没有的方法
     */
    public void sampleOperation2(); 
}

Adapee代码示例

public class Adaptee {
    
    public void sampleOperation1(){}

}

Adapter代码示例

public class Adapter extends Adaptee implements Target {
    /**
     * 由于源类Adaptee没有方法sampleOperation2()
     * 因此适配器补充上这个方法
     */
    @Override
    public void sampleOperation2() {
        //写相关的代码
    }

}

2.2 对象的适配器模式

与类的适配器模式一样，对象的适配器模式把被适配的类的API转换成为目标类的API，与类的适配器模式不同的是，对象的适配器模式不是使用继承关系连接到Adaptee类，而是使用委派关系连接到Adaptee类。

2.2.1 uml图

对象的结构型模式

为使客户端能够使用Adaptee类，需要提供一个包装(Wrapper)类Adapter。这个包装类包装了一个Adaptee的实例，从而此包装类能够把Adaptee的API与Target类的API衔接起来。Adapter与Adaptee是委派关系，这决定了适配器模式是对象的。

2.2.2 代码示例

Target代码示例

public interface Target {
    /**
     * 这是源类Adaptee也有的方法
     */
    public void sampleOperation1(); 
    /**
     * 这是源类Adapteee没有的方法
     */
    public void sampleOperation2(); 
}

Adaptee代码示例

public class Adaptee {

    public void sampleOperation1(){}
    
}

Adapter代码示例

public class Adapter implements Target {
    private Adaptee adaptee;
    
    public Adapter(Adaptee adaptee){
        this.adaptee = adaptee;
    }
    /**
     * 源类Adaptee有方法sampleOperation1
     * 因此适配器类直接委派即可
     */
    public void sampleOperation1(){
        this.adaptee.sampleOperation1();
    }
    /**
     * 源类Adaptee没有方法sampleOperation2
     * 因此由适配器类需要补充此方法
     */
    public void sampleOperation2(){
        //写相关的代码
    }
}

2.3 优缺点

优点
- 更好的复用性
  　　系统需要使用现有的类，而此类的接口不符合系统的需要。那么通过适配器模式就可以让这些功能得到更好的复用。
- 更好的扩展性
  　　在实现适配器功能的时候，可以调用自己开发的功能，从而自然地扩展系统的功能。
缺点
　　过多的使用适配器，会让系统非常零乱，不易整体进行把握。比如，明明看到调用的是A接口，其实内部被适配成了B接口的实现，一个系统如果太多出现这种情况，无异于一场灾难。因此如果不是很有必要，可以不使用适配器，而是直接对系统进行重构。

3 适用场景

要在双方都不太容易修改的时候再使用适配器模式适配。

类适配器和对象适配器的权衡
- 类适配器使用对象继承的方式，是静态的定义方式；而对象适配器使用对象组合的方式，是动态组合的方式。
- 对于类适配器，由于适配器直接继承了Adaptee，使得适配器不能和Adaptee的子类一起工作，因为继承是静态的关系，当适配器继承了Adaptee后，就不可能再去处理 Adaptee的子类了。对于对象适配器，一个适配器可以把多种不同的源适配到同一个目标。换言之，同一个适配器可以把源类和它的子类都适配到目标接口。因为对象适配器采用的是对象组合的关系，只要对象类型正确，是不是子类都无所谓。
- 对于类适配器，适配器可以重定义Adaptee的部分行为，相当于子类覆盖父类的部分实现方法。对于对象适配器，要重定义Adaptee的行为比较困难，这种情况下，需要定义Adaptee的子类来实现重定义，然后让适配器组合子类。虽然重定义Adaptee的行为比较困难，但是想要增加一些新的行为则方便的很，而且新增加的行为可同时适用于所有的源。
- 对于类适配器，仅仅引入了一个对象，并不需要额外的引用来间接得到Adaptee。对于对象适配器，需要额外的引用来间接得到Adaptee。
实现方法
　　建议尽量使用对象适配器的实现方式，多用合成/聚合、少用继承。
适用场景大致包含三类：
1、已经存在的类的接口不符合我们的需求；
2、创建一个可以复用的类，使得该类可以与其他不相关的类或不可预见的类（即那些接口可能不一定兼容的类）协同工作；
3、在不对每一个都进行子类化以匹配它们的接口的情况下，使用一些已经存在的子类。

4 总结

在软件开发中，也就是系统的数据和行为都正确，但接口不相符时，我们应该考虑用适配器，目的是使控制范围之外的一个原有对象与某个接口匹配。适配器模式主要应用于希望复用一些现存的类，但是接口又与复用环境要求不一致的情况。比如在需要对早期代码复用一些功能等应用上很有实际价值。
适配器模式用于将一个接口转换成客户希望的另一个接口，适配器模式使接口不兼容的那些类可以一起工作，其别名为包装器。适配器模式既可以作为类结构型模式，也可以作为对象结构型模式。
适配器模式包含四个角色：
目标抽象类定义客户要用的特定领域的接口；
适配器类可以调用另一个接口，作为一个转换器，对适配者和抽象目标类进行适配，它是适配器模式的核心；
适配者类是被适配的角色，它定义了一个已经存在的接口，这个接口需要适配；
在客户类中针对目标抽象类进行编程，调用在目标抽象类中定义的业务方法。
在类适配器模式中，适配器类实现了目标抽象类接口并继承了适配者类，并在目标抽象类的实现方法中调用所继承的适配者类的方法；
在对象适配器模式中，适配器类继承了目标抽象类并定义了一个适配者类的对象实例，在所继承的目标抽象类方法中调用适配者类的相应业务方法。
适配器模式的主要优点是将目标类和适配者类解耦，增加了类的透明性和复用性，同时系统的灵活性和扩展性都非常好，更换适配器或者增加新的适配器都非常方便，符合“开闭原则”；类适配器模式的缺点是适配器类在很多编程语言中不能同时适配多个适配者类，对象适配器模式的缺点是很难置换适配者类的方法。
适配器模式适用情况包括：系统需要使用现有的类，而这些类的接口不符合系统的需要；想要建立一个可以重复使用的类，用于与一些彼此之间没有太大关联的一些类一起工作。

参考书籍及文章
1.《Java与模式》，电子工业出版社，阎宏

《大话设计模式》，清华大学出版社，程杰
《设计模式——可复用面向对象软件的基础》，机械工业出版社，Erich Gamma，Richard Helm，Ralph Johnson，John Vlissides
《Head First 设计模式（中文版）》，中国电力出版社
5.《图说设计模式》，https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/index.html