第 9 章 适配器设计模式

第 9 章 适配器设计模式

1、适配器模式基本介绍

现实生活中的适配器例子

泰国旅游使用插座问题：泰国插座用的是两孔的（欧标） ，可以买个多功能转换插头 (适配器) ，这样就可以使用了

适配器模式基本介绍

1. 适配器模式(Adapter Pattern)将某个类的接口转换成客户端期望的另一个接口表示，主的目的是兼容性，让原本因接口不匹配不能一起工作的两个类可以协同工作。
2. 适配器的别名为包装器(Wrapper)，适配器模式属于结构型模式
3. 主要分为三类：类适配器模式、对象适配器模式、接口适配器模式

2、适配器模式工作原理

1. 适配器模式：将一个类的接口转换成另一种接口，让原本接口不兼容的类可以兼容
2. 从用户的角度看不到被适配者，用户与被适配者是解耦的
3. 用户调用适配器转化出来的目标接口方法， 适配器再调用被适配者的相关接口方法
4. 用户收到反馈结果，感觉只是和目标接口交互， 如图

3、类适配器模式

类适配器模式介绍

基本介绍： 核心模块是 Adapter 类，Adapter 类，通过继承 src 类（被适配者），实现 dst 类接口（目标类），完成 src --> dst 的适配

类适配器模式应用实例

应用实例说明

以生活中充电器的例子来讲解适配器，充电器本身相当于Adapter， 220V交流电相当于src (即被适配者)， 我们的dst(即目标)是5V直流电

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类图

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代码实现

1. Voltage220V：src 类，输出 220V 的电压

   //被适配的类
   public class Voltage220V {
   	// 输出220V的电压
   	public int output220V() {
   		int src = 220;
   		return src;
   	}
   }
   

2. IVoltage5V：适配器接口（dst 接口），规定适配器的规范

   //适配接口
   public interface IVoltage5V {
   	public int output5V();
   }
   

3. VoltageAdapter：适配器，继承了 Voltage220V 并实现了 IVoltage5V 接口

   //适配器类
   public class VoltageAdapter extends Voltage220V implements IVoltage5V {
   	@Override
   	public int output5V() {
   		int srcV = output220V(); // 获取到220V电压
   		int dstV = srcV / 44; // 降压转成 5v
   		return dstV;
   	}
   }
   

4. Phone：使用 5V 适配器进行充电

   public class Phone {
   	// 充电
   	public void charging(IVoltage5V iVoltage5V) {
   		if (iVoltage5V.output5V() == 5) {
   			System.out.println("电压为5V, 可以充电~~");
   		} else if (iVoltage5V.output5V() > 5) {
   			System.out.println("电压大于5V, 不能充电~~");
   		}
   	}
   }
   

5. Client：客户端，进行代码测试

   public class Client {
   
   	public static void main(String[] args) {
   		System.out.println(" === 类适配器模式 ====");
   		Phone phone = new Phone();
   		phone.charging(new VoltageAdapter());
   	}
   
   }
   

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总结

Voltage220V 只能输出 220V 的电压，我们定义一个抽象的适配器规范：IVoltage5V 接口，该接口里面有一个抽象方法 public int output5V();，适配器 VoltageAdapter 继承 Voltage220V 并实现 IVoltage5V 接口，可以将 220V 的电压转为 5V 电压

类适配器模式注意事项和细节

缺点

Java是单继承机制，所以类适配器需要继承src类这一点算是一个缺点，因为Adapter已经继承了src类，这要求dst必须是接口，有一定局限性

src类的方法在Adapter中都会暴露出来，也增加了使用的成本，因为src类中的方法可能很多

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优点：

由于其继承了src类，所以它可以根据需求重写src类的方法，使得Adapter的灵活性增强了

4、对象适配器模式

对象适配器模式介绍

1. 基本思路和类的适配器模式相同，只是将Adapter类作修改，不是继承src类，而是持有src类的实例，以解决兼容性的问题。
2. 对象适配器模式的核心思想：适配器持有src类，实现dst类接口，完成src --> dst的适配
3. 根据“合成复用原则”，在系统中尽量使用关联关系（聚合、组合）来替代继承关系。
4. 对象适配器模式是适配器模式常用的一种

对象适配器模式应用实例

应用实例说明

以生活中充电器的例子来讲解适配器，充电器本身相当于Adapter， 220V交流电相当于src (即被适配者)， 我们的dst(即目标)是5V直流电， 使用对象适配器模式完成

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类图

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代码实现

1. Voltage220V：src 类，输出 220V 的电压，与类适配器中的代码一样

2. IVoltage5V：适配器接口（dst 接口），规定适配器的规范，与类适配器中的代码一样

3. VoltageAdapter：适配器，VoltageAdapter 中聚合了一个 Voltage220V 类的对象，并实现了 IVoltage5V 接口

   //适配器类
   public class VoltageAdapter implements IVoltage5V {
   
   	private Voltage220V voltage220V; // 关联关系-聚合
   
   	// 通过构造器，传入一个 Voltage220V 实例
   	public VoltageAdapter(Voltage220V voltage220v) {
   		this.voltage220V = voltage220v;
   	}
   
   	@Override
   	public int output5V() {
   		int dst = 0;
   		if (null != voltage220V) {
   			int src = voltage220V.output220V();// 获取220V 电压
   			System.out.println("使用对象适配器，进行适配~~");
   			dst = src / 44;
   			System.out.println("适配完成，输出的电压为=" + dst);
   		}
   		return dst;
   	}
   
   }
   

4. Phone：使用 5V 适配器进行充电，与类适配器中的代码一样

5. Client：客户端，进行代码测试，创建适配器 VoltageAdapter 时，注入 src 类实例：new Voltage220V()

   public class Client {
   
   	public static void main(String[] args) {
   		System.out.println(" === 对象适配器模式 ====");
   		Phone phone = new Phone();
   		phone.charging(new VoltageAdapter(new Voltage220V()));
   	}
   
   }
   

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总结

与类适配器模式相比，对象适配器模式中，适配器 Adapter 没有使用继承关系，而是使用聚合关系，在适配器 Adapter 中聚合了一个 src 类实例，相同的是 Adapter 实现适配器接口（dst接口），在 Adapter 中实现 dst 接口中的抽象方法，然后使用 src 类实例和完成适配（转换）

对象适配器模式注意事项和细节

对象适配器和类适配器其实算是同一种思想，只不过实现方式不同。根据合成复用原则， 使用组合替代继承， 所以它解决了类适配器必须继承src的局限性问题，也不再要求dst必须是接口。对象适配器的使用成本更低，更灵活

5、接口适配器模式

接口适配器模式介绍

1. 一些书籍称为：适配器模式(Default Adapter Pattern)或缺省适配器模式
2. 核心思想：当不需要全部实现接口提供的方法时，可先设计一个抽象类实现接口，并为该接口中每个方法提供一个默认实现（空方法），那么该抽象类的子类可有选择地覆盖父类的某些方法来实现需求
3. 适用于一个接口的实现类不想使用其所有的方法的情况

接口适配器模式应用实例

类图

代码示例

1. Interface4：接口

   public interface Interface4 {
   	public void m1();
   
   	public void m2();
   
   	public void m3();
   
   	public void m4();
   }
   

2. AbsAdapter：适配器，对接口中的抽象方法进行空实现

   //在AbsAdapter 我们将 Interface4 的方法进行默认实现
   public abstract class AbsAdapter implements Interface4 {
   	// 默认实现
   	public void m1() {
   
   	}
   
   	public void m2() {
   
   	}
   
   	public void m3() {
   
   	}
   
   	public void m4() {
   
   	}
   }
   

3. Client：客户端

   public class Client {
   	public static void main(String[] args) {
   
   		AbsAdapter absAdapter = new AbsAdapter() {
   			// 只需要去覆盖我们 需要使用 接口方法
   			@Override
   			public void m1() {
   				System.out.println("使用了m1的方法");
   			}
   		};
   
   		absAdapter.m1();
   	}
   }
   

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Android 代码示例

1. AnimatorListener是一个接口，它里面定义了一些抽象方法

   public static interface AnimatorListener {
       void onAnimationStart(Animator animation);
       void onAnimationEnd(Animator animation);
       void onAnimationCancel(Animator animation);
       void onAnimationRepeat(Animator animation);
   }
   

2. AnimatorListenerAdapter类就是一个接口适配器，它空实现了Animator.AnimatorListener类(src)的所有方法

   public abstract class AnimatorListenerAdapter implements Animator.AnimatorListener, Animator.AnimatorPauseListener {
       @Override //默认实现
       public void onAnimationCancel(Animator animation) {
       }
       
       @Override
       public void onAnimationEnd(Animator animation) {
       }
       
       @Override
       public void onAnimationRepeat(Animator animation) {
       }
       
       @Override
       public void onAnimationStart(Animator animation) {
       }
       
       @Override
       public void onAnimationPause(Animator animation) {
       }
       
       @Override
       public void onAnimationResume(Animator animation) {
       }
   }
   

3. 我们在程序里的匿名内部类就是Listener具体实现类，我们可以选择性地实现想要重写的方法

   new AnimatorListenerAdapter() {
       @Override
       public void onAnimationStart(Animator animation) {
       	//xxxx具体实现
       }
   }
   

6、SpringMVC 源码

适配器模式在SpringMVC框架应用的源码剖析

SpringMVC中的HandlerAdapter，就使用了适配器模式，SpringMVC处理请求的流程回顾：

1. 首先用户请求到达前端控制器 dispatcherServlet 的 doDispatch() 方法
2. 在 doDispatch() 中，通过 HandlerMapping 找到用户请求的 Handler（处理器）
3. 通过 Handler 执行目标方法，获得本次访问结果：ModelAndView 对象
4. 接着调用 InternalResourceViewResolve 对返回的 ModelAndView 对象进行解析，找到指定的资源
5. 目标资源（JSP 页面或者 JSON 字符串）最终都会以 JSON 字符串的形式返回给 Tomcat
6. Tomcat 将字符串 以 HTTP 协议的方式返回给浏览器

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使用 HandlerAdapter 的原因分析:

可以看到处理器的类型不同，有多种实现方式，那么调用方式就不是确定的，如果需要直接调用
Controller方法，需要调用的时候就得不断是使用if else来进行判断是哪一种子类然后执行。那么如果后面要扩展Controller，就得修改原来的代码，这样违背了OCP 原则

源码追踪

1. doDispatch() 方法

   /**
    * Process the actual dispatching to the handler.
    * 
   The handler will be obtained by applying the servlet's HandlerMappings in order.
    * The HandlerAdapter will be obtained by querying the servlet's installed HandlerAdapters
    * to find the first that supports the handler class.
    * 
   All HTTP methods are handled by this method. It's up to HandlerAdapters or handlers
    * themselves to decide which methods are acceptable.
    * @param request current HTTP request
    * @param response current HTTP response
    * @throws Exception in case of any kind of processing failure
    */
   protected void doDispatch(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws Exception {
   	HttpServletRequest processedRequest = request;
   	HandlerExecutionChain mappedHandler = null;
   	boolean multipartRequestParsed = false;
   
   	WebAsyncManager asyncManager = WebAsyncUtils.getAsyncManager(request);
   
   	try {
   		ModelAndView mv = null;
   		Exception dispatchException = null;
   
   		try {
   			processedRequest = checkMultipart(request);
   			multipartRequestParsed = processedRequest != request;
   
   			// Determine handler for the current request.
   			mappedHandler = getHandler(processedRequest);
   			if (mappedHandler == null || mappedHandler.getHandler() == null) {
   				noHandlerFound(processedRequest, response);
   				return;
   			}
   
   			// Determine handler adapter for the current request.
   			HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());
   
   			// Process last-modified header, if supported by the handler.
   			String method = request.getMethod();
   			boolean isGet = "GET".equals(method);
   			if (isGet || "HEAD".equals(method)) {
   				long lastModified = ha.getLastModified(request, mappedHandler.getHandler());
   				if (logger.isDebugEnabled()) {
   					String requestUri = urlPathHelper.getRequestUri(request);
   					logger.debug("Last-Modified value for [" + requestUri + "] is: " + lastModified);
   				}
   				if (new ServletWebRequest(request, response).checkNotModified(lastModified) && isGet) {
   					return;
   				}
   			}
   
   			if (!mappedHandler.applyPreHandle(processedRequest, response)) {
   				return;
   			}
   
   			try {
   				// Actually invoke the handler.
   				mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());
   			}
   			finally {
   				if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
   					return;
   				}
   			}
   
   			applyDefaultViewName(request, mv);
   			mappedHandler.applyPostHandle(processedRequest, response, mv);
   		}
   		catch (Exception ex) {
   			dispatchException = ex;
   		}
   		processDispatchResult(processedRequest, response, mappedHandler, mv, dispatchException);
   	}
   	catch (Exception ex) {
   		triggerAfterCompletion(processedRequest, response, mappedHandler, ex);
   	}
   	catch (Error err) {
   		triggerAfterCompletionWithError(processedRequest, response, mappedHandler, err);
   	}
   	finally {
   		if (asyncManager.isConcurrentHandlingStarted()) {
   			// Instead of postHandle and afterCompletion
   			mappedHandler.applyAfterConcurrentHandlingStarted(processedRequest, response);
   			return;
   		}
   		// Clean up any resources used by a multipart request.
   		if (multipartRequestParsed) {
   			cleanupMultipart(processedRequest);
   		}
   	}
   }
   

2. getHandlerAdapter() 方法

   /**
    * Return the HandlerAdapter for this handler object.
    * @param handler the handler object to find an adapter for
    * @throws ServletException if no HandlerAdapter can be found for the handler. This is a fatal error.
    */
   protected HandlerAdapter getHandlerAdapter(Object handler) throws ServletException {
   	for (HandlerAdapter ha : this.handlerAdapters) {
   		if (logger.isTraceEnabled()) {
   			logger.trace("Testing handler adapter [" + ha + "]");
   		}
   		if (ha.supports(handler)) {
   			return ha;
   		}
   	}
   	throw new ServletException("No adapter for handler [" + handler +
   			"]: The DispatcherServlet configuration needs to include a HandlerAdapter that supports this handler");
   }
   

3. HandlerAdapter 只是一个接口，定义了适配器的规范

   public interface HandlerAdapter {
   
   	/**
   	 * Given a handler instance, return whether or not this {@code HandlerAdapter}
   	 * can support it. Typical HandlerAdapters will base the decision on the handler
   	 * type. HandlerAdapters will usually only support one handler type each.
   	 * 
   A typical implementation:
   	 * 
   {@code
   	 * return (handler instanceof MyHandler);
   	 * }
   	 * @param handler handler object to check
   	 * @return whether or not this object can use the given handler
   	 */
   	boolean supports(Object handler);
   
   	/**
   	 * Use the given handler to handle this request.
   	 * The workflow that is required may vary widely.
   	 * @param request current HTTP request
   	 * @param response current HTTP response
   	 * @param handler handler to use. This object must have previously been passed
   	 * to the {@code supports} method of this interface, which must have
   	 * returned {@code true}.
   	 * @throws Exception in case of errors
   	 * @return ModelAndView object with the name of the view and the required
   	 * model data, or {@code null} if the request has been handled directly
   	 */
   	ModelAndView handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws Exception;
   
   	/**
   	 * Same contract as for HttpServlet's {@code getLastModified} method.
   	 * Can simply return -1 if there's no support in the handler class.
   	 * @param request current HTTP request
   	 * @param handler handler to use
   	 * @return the lastModified value for the given handler
   	 * @see javax.servlet.http.HttpServlet#getLastModified
   	 * @see org.springframework.web.servlet.mvc.LastModified#getLastModified
   	 */
   	long getLastModified(HttpServletRequest request, Object handler);
   
   }
   

4. HandlerAdapter 继承树

   

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源码分析与总结

1. 首先，我们拿到此次请求的 Request 对象：HttpServletRequest processedRequest = request;

2. 接着，通过 Request 对象拿到 Handler(Controller) 对象：mappedHandler = getHandler(processedRequest);

3. 然后通过 Handler 拿到对应的适配器( Adapter)：HandlerAdapter ha = getHandlerAdapter(mappedHandler.getHandler());

4. 最后通过适配器调用 Controller 的方法并返回 ModelAndView：mv = ha.handle(processedRequest, response, mappedHandler.getHandler());

动手写 SpringMVC 通过适配器设计模式

说明：

Spring 定义了一个适配接口，使得每一种 Controller 有一种对应的适配器实现类，适配器代替 Controller 执行相应的方法，扩展 Controller 时，只需要增加一个适配器类就完成了 SpringMVC 的扩展了，这就是设计模式的力量

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类图

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代码实现

1. Controller 接口及其实现类

   //多种Controller实现  
   public interface Controller {
   
   }
   
   class HttpController implements Controller {
   	public void doHttpHandler() {
   		System.out.println("http...");
   	}
   }
   
   class SimpleController implements Controller {
   	public void doSimplerHandler() {
   		System.out.println("simple...");
   	}
   }
   
   class AnnotationController implements Controller {
   	public void doAnnotationHandler() {
   		System.out.println("annotation...");
   	}
   }
   
   

2. HandlerAdapter 接口及其实现类

   //定义一个Adapter接口 
   public interface HandlerAdapter {
   	// 当前 HandlerAdapter 对象是否支持 handler（判断 handler 的类型是否为具体的子类类型）
   	public boolean supports(Object handler);
   
   	// 执行目标方法（将 handler 对象强转后，调用对应的方法）
   	public void handle(Object handler);
   }
   
   // 多种适配器类
   class SimpleHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
   
   	public void handle(Object handler) {
   		((SimpleController) handler).doSimplerHandler();
   	}
   
   	public boolean supports(Object handler) {
   		return (handler instanceof SimpleController);
   	}
   
   }
   
   class HttpHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
   
   	public void handle(Object handler) {
   		((HttpController) handler).doHttpHandler();
   	}
   
   	public boolean supports(Object handler) {
   		return (handler instanceof HttpController);
   	}
   
   }
   
   class AnnotationHandlerAdapter implements HandlerAdapter {
   
   	public void handle(Object handler) {
   		((AnnotationController) handler).doAnnotationHandler();
   	}
   
   	public boolean supports(Object handler) {
   		return (handler instanceof AnnotationController);
   	}
   
   }
   

3. DispatchServlet：模拟 doDispatch() 方法中获取适配器的流程

   public class DispatchServlet {
   
   	public static List<HandlerAdapter> handlerAdapters = new ArrayList<HandlerAdapter>();
   
   	// 组合了多个 HandlerAdapter 的实现类
   	public DispatchServlet() {
   		handlerAdapters.add(new AnnotationHandlerAdapter());
   		handlerAdapters.add(new HttpHandlerAdapter());
   		handlerAdapters.add(new SimpleHandlerAdapter());
   	}
   
   	public void doDispatch() {
   
   		// 此处模拟SpringMVC从request取handler的对象，
   		// 适配器可以获取到希望的Controller
   		HttpController controller = new HttpController();
   		// AnnotationController controller = new AnnotationController();
   		// SimpleController controller = new SimpleController();
   		
   		// 得到对应适配器
   		HandlerAdapter adapter = getHandler(controller);
   		// 通过适配器执行对应的controller对应方法
   		adapter.handle(controller);
   
   	}
   
   	public HandlerAdapter getHandler(Controller controller) {
   		// 遍历：根据得到的controller(handler), 返回对应适配器
   		for (HandlerAdapter adapter : this.handlerAdapters) {
   			if (adapter.supports(controller)) {
   				return adapter;
   			}
   		}
   		return null;
   	}
   
   	public static void main(String[] args) {
   		new DispatchServlet().doDispatch(); // http...
   	}
   
   }
   

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总结

1. HandlerAdapter 的作用：
   1. public boolean supports(Object handler);：当前适配器是否支持 handler，从上面源码可以看出，使用 instanceof 关键字进行判断
   2. public void handle(Object handler);：执行 Handler(Controller) 的目标方法，即 HandlerAdapter 代替原有的 Handler(Controller) 执行目标方法
2. 通过 HandlerAdapter 可以使得 DispatchServlet 和具体的 Controller 解耦，扩展 Controller 时，我们只需要增加一个适配器类就完成了 SpringMVC 的扩展
3. 对于同一类的请求方式，我们封装一个 HandlerAdapter 实现类，通过该 HandlerAdapter 实现类完成一类相同的请求

7、适配器模式的注意事项

适配器模式的注意事项和细节

三种命名方式，是根据src是以怎样的形式给到Adapter（在Adapter里的形式）来命名的。

1. 类适配器：以类给到，在Adapter里，就是将src当做类，继承
2. 对象适配器：以对象给到，在Adapter里，将src作为一个对象，持有
3. 接口适配器：以接口给到，在Adapter里，将src作为一个接口，实现

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Adapter模式最大的作用还是将原本不兼容的接口融合在一起工作，相当于是个中转封装站

实际开发中，实现起来不拘泥于我们讲解的三种经典形式