19. 適配器模式（Adapter模式）詳解

在現(xiàn)實生活中，經常出現(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，用計算機訪問照相機的 SD 內存卡時需要一個讀卡器等。

在軟件設計中也可能出現(xiàn)：需要開發(fā)的具有某種業(yè)務功能的組件在現(xiàn)有的組件庫中已經存在，但它們與當前系統(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構型模式和對象結構型模式兩種，前者類之間的耦合度比后者高，且要求程序員了解現(xiàn)有組件庫中的相關組件的內部結構，所以應用相對較少些。

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用目標接口。
  • 復用了現(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。
  • 將目標類和適配者類解耦，解決了目標類和適配者類接口不一致的問題。

其缺點是：對類適配器來說，更換適配器的實現(xiàn)過程比較復雜。

模式的結構與實現(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前系統(tǒng)的業(yè)務接口和現(xiàn)有組件庫中已經存在的組件接口；Java 不支持多繼承，但可以定義一個適配器類來實現(xiàn)當前系統(tǒng)的業(yè)務接口，同時又繼承現(xiàn)有組件庫中已經存在的組件。

對象適配器模式可釆用將現(xiàn)有組件庫中已經實現(xiàn)的組件引入適配器類中，該類同時實現(xiàn)當前系統(tǒng)的業(yè)務接口?，F(xiàn)在來介紹它們的基本結構。

1. 模式的結構

適配器模式（Adapter）包含以下主要角色。

  1. 目標（Target）接口：當前系統(tǒng)業(yè)務所期待的接口，它可以是抽象類或接口。
  2. 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。
  3. 適配器（Adapter）類：它是一個轉換器，通過繼承或引用適配者的對象，把適配者接口轉換成目標接口，讓客戶按目標接口的格式訪問適配者。

類適配器模式的結構圖如圖 1 所示。

類適配器模式的結構圖

圖1 類適配器模式的結構圖

對象適配器模式的結構圖如圖 2 所示。

對象適配器模式的結構圖

圖2 對象適配器模式的結構圖

2. 模式的實現(xiàn)

(1) 類適配器模式的代碼如下。

package adapter;
//目標接口
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)務代碼被調用！");
    }
}
//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();
    }
}

程序的運行結果如下：

類適配器模式測試：
適配者中的業(yè)務代碼被調用！

(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。

程序的運行結果如下：

對象適配器模式測試：
適配者中的業(yè)務代碼被調用！

模式的應用實例

【例1】用適配器模式（Adapter）模擬新能源汽車的發(fā)動機。

分析：新能源汽車的發(fā)動機有電能發(fā)動機（Electric Motor）和光能發(fā)動機（Optical Motor）等，各種發(fā)動機的驅動方法不同，例如，電能發(fā)動機的驅動方法 electricDrive() 是用電能驅動，而光能發(fā)動機的驅動方法 opticalDrive() 是用光能驅動，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)動機驅動方法 drive() 訪問這兩種發(fā)動機，所以必須定義一個統(tǒng)一的目標接口 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。

我們把客戶端想訪問的新能源發(fā)動機的適配器的名稱放在 XML 配置文件中（點此下載 XML 文件），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)動機去驅動汽車，圖 3 所示是其結構圖。

發(fā)動機適配器的結構圖

圖3 發(fā)動機適配器的結構圖

程序代碼如下：

package adapter;
//目標：發(fā)動機
interface Motor
{
    public void drive();
}
//適配者1：電能發(fā)動機
class ElectricMotor
{
    public void electricDrive()
    {
        System.out.println("電能發(fā)動機驅動汽車！");
    }
}
//適配者2：光能發(fā)動機
class OpticalMotor
{
    public void opticalDrive()
    {
        System.out.println("光能發(fā)動機驅動汽車！");
    }
}
//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;
         }
    }
}

程序的運行結果如下：

適配器模式測試：
電能發(fā)動機驅動汽車！

注意：如果將配置文件中的 ElectricAdapter 改為 OpticalAdapter，則運行結果如下：

適配器模式測試：
光能發(fā)動機驅動汽車！

模式的應用場景

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。

模式的擴展

適配器模式（Adapter）可擴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換成目標接口，也可以把目標接口轉換成適配者接口，其結構圖如圖 4 所示。

雙向適配器模式的結構圖

圖4 雙向適配器模式的結構圖

程序代碼如下：

package adapter;
//目標接口
interface TwoWayTarget
{
    public void request();
}
//適配者接口
interface TwoWayAdaptee
{
    public void specificRequest();
}
//目標實現(xiàn)
class TargetRealize implements TwoWayTarget
{
    public void request()
    {       
        System.out.println("目標代碼被調用！");
    }
}
//適配者實現(xiàn)
class AdapteeRealize implements TwoWayAdaptee
{
    public void specificRequest()
    {       
        System.out.println("適配者代碼被調用！");
    }
}
//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：");
        target=new TargetRealize();
        adaptee=new TwoWayAdapter(target);
        adaptee.specificRequest();
    }
}

程序的運行結果如下：

目標通過雙向適配器訪問適配者：
適配者代碼被調用！
-------------------
適配者通過雙向適配器訪問目標：
目標代碼被調用！
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