每天学习一个设计模式(一):结构型之适配器模式

一、基本概念

适配器模式是将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示,目的是消除由于接口不匹配所造成的的类的兼容性问题。

二、通俗解释

ADAPTER 适配器模式:在朋友聚会上碰到了一个美女Sarah,从香港来的,可我不会说粤语,她不会说普通话,只好求助于我的朋友kent了,他作为我和Sarah之间的Adapter,让我和Sarah可以相互交谈了(也不知道他会不会耍我) 适配器(变压器)模式:把一个类的接口变换成客户端所期待的另一种接口,从而使原本因接口原因不匹配而无法一起工作的两个类能够一起工作。适配类可以根据参数返还一个合适的实例给客户端。

用电器做例子,笔记本电脑的插头一般都是三相的,即除了阳极、阴极外,还有一个地极。而有些地方的电源插座却只有两极,没有地极。电源插座与笔记本电脑的电源插头不匹配使得笔记本电脑无法使用。这时候一个三相到两相的转换器(适配器)就能解决此问题,而这正像是本模式所做的事情。

三、分类

主要分三类:类的适配器模式、对象的适配器模式、接口的适配器模式。

1. 类的适配器模式:

class Source {
    public void method1() {
        System.out.println("This is original method...");
    }
}

interface Targetable {

    /**
     * 与原类中的方法相同
     */
    public void method1();

    /**
     * 新类的方法
     */
    public void method2();
}

class Adapter extends Source implements Targetable {

    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("This is the targetable method...");
    }
}

public class AdapterPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Targetable targetable = new Adapter();
        targetable.method1();
        targetable.method2();
    }
}

2. 对象的适配器模式

基本思路和类的适配器模式相同,只是将Adapter 类作修改,这次不继承Source 类,而是持有Source 类的实例,以达到解决兼容性的问题。

class Source {
    public void method1() {
        System.out.println("This is original method...");
    }
}

interface Targetable {

    /**
     * 与原类中的方法相同
     */
    public void method1();

    /**
     * 新类的方法
     */
    public void method2();
}

class Wrapper implements Targetable {

    private Source source;

    public Wrapper(Source source) {
        super();
        this.source = source;
    }

    @Override
    public void method1() {
        source.method1();
    }

    @Override
    public void method2() {
        System.out.println("This is the targetable method...");
    }
}

public class AdapterPattern {
    public static void main(String[] args) {
        Source source = new Source();
        Targetable targetable = new Wrapper(source);
        targetable.method1();
        targetable.method2();
    }
}

3. 接口的适配器模式


接口的适配器是这样的:有时我们写的一个接口中有多个抽象方法,当我们写该接口的实现类时,必须实现该接口的所有方法,这明显有时比较浪费,因为并不是所有的方法都是我们需要的,有时只需要某一些,此处为了解决这个问题,我们引入了接口的适配器模式,借助于一个抽象类,该抽象类实现了该接口,实现了所有的方法,而我们不和原始的接口打交道,只和该抽象类取得联系,所以我们写一个类,继承该抽象类,重写我们需要的方法就行。

/**
 * 定义端口接口,提供通信服务
 */
interface Port {
    /**
     * 远程SSH端口为22
     */
    void SSH();

    /**
     * 网络端口为80
     */
    void NET();

    /**
     * Tomcat容器端口为8080
     */
    void Tomcat();

    /**
     * MySQL数据库端口为3306
     */
    void MySQL();
}

/**
 * 定义抽象类实现端口接口,但是什么事情都不做
 */
abstract class Wrapper implements Port {
    @Override
    public void SSH() {

    }

    @Override
    public void NET() {

    }

    @Override
    public void Tomcat() {

    }

    @Override
    public void MySQL() {

    }
}

/**
 * 提供聊天服务
 * 需要网络功能
 */
class Chat extends Wrapper {
    @Override
    public void NET() {
        System.out.println("Hello World...");
    }
}

/**
 * 网站服务器
 * 需要Tomcat容器,Mysql数据库,网络服务,远程服务
 */
class Server extends Wrapper {
    @Override
    public void SSH() {
        System.out.println("Connect success...");
    }

    @Override
    public void NET() {
        System.out.println("WWW...");
    }

    @Override
    public void Tomcat() {
        System.out.println("Tomcat is running...");
    }

    @Override
    public void MySQL() {
        System.out.println("MySQL is running...");
    }
}

public class AdapterPattern {

    private static Port chatPort = new Chat();
    private static Port serverPort = new Server();

    public static void main(String[] args) {
        // 聊天服务
        chatPort.NET();

        // 服务器
        serverPort.SSH();
        serverPort.NET();
        serverPort.Tomcat();
        serverPort.MySQL();
    }
}

接口的适配器模式又称为缺省适配器模式

  缺省适配(Default Adapter)模式为一个接口提供缺省实现,这样子类型可以从这个缺省实现进行扩展,而不必从原有接口进行扩展。作为适配器模式的一个特例,缺省是适配模式在JAVA语言中有着特殊的应用。

鲁智深的故事

  和尚要做什么呢?吃斋、念经、打坐、撞钟、习武等。如果设计一个和尚接口,给出所有的和尚都需要实现的方法,那么这个接口应当如下:

public interface 和尚 {
    public void 吃斋();
    public void 念经();
    public void 打坐();
    public void 撞钟();
    public void 习武();
    public String getName();
}

显然,所有的和尚类都应当实现接口所定义的全部方法,不然就根本通不过JAVA语言编辑器。像下面的鲁智深类就不行。

public class 鲁智深 implements 和尚{
    public void 习武(){
        拳打镇关西;
        大闹五台山;
        大闹桃花村;
        火烧瓦官寺;
        倒拔垂杨柳;
    }
    public String getName(){
        return "鲁智深";
    }
}

由于鲁智深只实现了getName()和习武()方法,而没有实现任何其他的方法。因此,它根本就通不过Java语言编译器。鲁智深类只有实现和尚接口的所有的方法才可以通过Java语言编译器,但是这样一来鲁智深就不再是鲁智深了。以史为鉴,可以知天下。研究一下几百年前鲁智深是怎么剃度成和尚的,会对Java编程有很大的启发。不错,当初鲁达剃度,众僧说:“此人形容丑恶、相貌凶顽,不可剃度他",但是长老却说:”此人上应天星、心地刚直。虽然时下凶顽,命中驳杂,久后却得清净。证果非凡,汝等皆不及他。”

  原来如此!看来只要这里也应上一个天星的话,问题就解决了!使用面向对象的语言来说,“应”者,实现也;“天星”者,抽象类也。

public abstract class 天星 implements 和尚 {
    public void 吃斋(){}
    public void 念经(){}
    public void 打坐(){}
    public void 撞钟(){}
    public void 习武(){}
    public String getName(){
        return null;
    }
}

鲁智深类继承抽象类“天星”

public class 鲁智深 extends 和尚{
    public void 习武(){
        拳打镇关西;
        大闹五台山;
        大闹桃花村;
        火烧瓦官寺;
        倒拔垂杨柳;
    }
    public String getName(){
        return "鲁智深";
    }
}

这个抽象的天星类便是一个适配器类,鲁智深实际上借助于适配器模式达到了剃度的目的。此适配器类实现了和尚接口所要求的所有方法。但是与通常的适配器模式不同的是,此适配器类给出的所有的方法的实现都是“平庸”的。这种“平庸化”的适配器模式称作缺省适配模式。

  在很多情况下,必须让一个具体类实现某一个接口,但是这个类又用不到接口所规定的所有的方法。通常的处理方法是,这个具体类要实现所有的方法,那些有用的方法要有实现,那些没有用的方法也要有空的、平庸的实现。

  这些空的方法是一种浪费,有时也是一种混乱。除非看过这些空方法的代码,程序员可能会以为这些方法不是空的。即便他知道其中有一些方法是空的,也不一定知道哪些方法是空的,哪些方法不是空的,除非看过这些方法的源代码或是文档。

  缺省适配模式可以很好的处理这一情况。可以设计一个抽象的适配器类实现接口,此抽象类要给接口所要求的每一种方法都提供一个空的方法。就像帮助了鲁智深的“上应天星”一样,此抽象类可以使它的具体子类免于被迫实现空的方法。

四、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。

建议尽量使用对象适配器的实现方式,多用合成或聚合、少用继承。当然,具体问题具体分析,根据需要来选用实现方式,最适合的才是最好的。

适配器模式的优点

  • 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。

适配器模式的缺点

  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。

适配器模式的用意是要改变源的接口,以便于目标接口相容。缺省适配的用意稍有不同,它是为了方便建立一个不平庸的适配器类而提供的一种平庸实现。

  在任何时候,如果不准备实现一个接口的所有方法时,就可以使用“缺省适配模式”制造一个抽象类,给出所有方法的平庸的具体实现。这样,从这个抽象类再继承下去的子类就不必实现所有的方法了。


(引用:《JAVA与模式》之适配器模式、Java 中几种常用设计模式、java常用的设计模式)

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