【设计模式最终总结】适配器模式

什么是适配器

我的笔记本电脑的工作电压是20V,而我国的家庭用电是220V,如何让20V的笔记本电脑能够在220V的电压下工作?答案是引入一个电源适配器(AC Adapter),俗称充电器或变压器,有了这个电源适配器,生活用电和笔记本电脑即可兼容。

在软件开发中,有时也存在类似这种不兼容的情况,我们也可以像引入一个电源适配器一样引入一个称之为适配器的角色来协调这些存在不兼容的结构,这种设计方案即为适配器模式。

适配器模式概述

适配器模式(Adapter Pattern):将一个接口转换成客户希望的另一个接口,使接口不兼容的那些类可以一起工作,其别名为包装器(Wrapper)。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。

在对象适配器模式中,适配器与适配者之间是关联关系;在类适配器模式中,适配器与适配者之间是继承(或实现)关系。

对象适配器

       在对象适配器模式结构图中包含如下几个角色:

       ● Target(目标抽象类):目标抽象类定义客户所需接口,可以是一个抽象类或接口,也可以是具体类。

       ● Adapter(适配器类):适配器可以调用另一个接口,作为一个转换器,对Adaptee和Target进行适配,适配器类是适配器模式的核心,在对象适配器中,它通过继承Target并关联一个Adaptee对象使二者产生联系。

       ● Adaptee(适配者类):适配者即被适配的角色,它定义了一个已经存在的接口,这个接口需要适配,适配者类一般是一个具体类,包含了客户希望使用的业务方法,在某些情况下可能没有适配者类的源代码。

类适配器

 类适配器模式和对象适配器模式最大的区别在于适配器和适配者之间的关系不同,对象适配器模式中适配器和适配者之间是关联关系,而类适配器模式中适配器和适配者是继承关系

缺省适配器  

缺省适配器模式(Default Adapter Pattern):当不需要实现一个接口所提供的所有方法时,可先设计一个抽象类实现该接口,并为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以选择性地覆盖父类的某些方法来实现需求,它适用于不想使用一个接口中的所有方法的情况,又称为单接口适配器模式。

在缺省适配器模式中,包含如下三个角色:

      ● ServiceInterface(适配者接口):它是一个接口,通常在该接口中声明了大量的方法。

      ● AbstractServiceClass(缺省适配器类):它是缺省适配器模式的核心类,使用空方法的形式实现了在ServiceInterface接口中声明的方法。通常将它定义为抽象类,因为对它进行实例化没有任何意义。

      ● ConcreteServiceClass(具体业务类):它是缺省适配器类的子类,在没有引入适配器之前,它需要实现适配者接口,因此需要实现在适配者接口中定义的所有方法,而对于一些无须使用的方法也不得不提供空实现。在有了缺省适配器之后,可以直接继承该适配器类,根据需要有选择性地覆盖在适配器类中定义的方法。

       在JDK类库的事件处理包java.awt.event中广泛使用了缺省适配器模式,如WindowAdapter、KeyAdapter、MouseAdapter等。下面我们以处理窗口事件为例来进行说明:在Java语言中,一般我们可以使用两种方式来实现窗口事件处理类,一种是通过实现WindowListener接口,另一种是通过继承WindowAdapter适配器类。如果是使用第一种方式,直接实现WindowListener接口,事件处理类需要实现在该接口中定义的七个方法,而对于大部分需求可能只需要实现一两个方法,其他方法都无须实现,但由于语言特性我们不得不为其他方法也提供一个简单的实现(通常是空实现),这给使用带来了麻烦。而使用缺省适配器模式就可以很好地解决这一问题,在JDK中提供了一个适配器类WindowAdapter来实现WindowListener接口,该适配器类为接口中的每一个方法都提供了一个空实现,此时事件处理类可以继承WindowAdapter类,而无须再为接口中的每个方法都提供实现。

适配器模式总结  

    适配器模式将现有接口转化为客户类所期望的接口,实现了对现有类的复用,它是一种使用频率非常高的设计模式,在软件开发中得以广泛应用,在Spring等开源框架、驱动程序设计(如JDBC中的数据库驱动程序)中也使用了适配器模式。

       1. 主要优点

       无论是对象适配器模式还是类适配器模式都具有如下优点:

       (1) 将目标类和适配者类解耦,通过引入一个适配器类来重用现有的适配者类,无须修改原有结构。

       (2) 增加了类的透明性和复用性,将具体的业务实现过程封装在适配者类中,对于客户端类而言是透明的,而且提高了适配者的复用性,同一个适配者类可以在多个不同的系统中复用。

       (3) 灵活性和扩展性都非常好,通过使用配置文件,可以很方便地更换适配器,也可以在不修改原有代码的基础上增加新的适配器类,完全符合“开闭原则”。

      具体来说,类适配器模式还有如下优点:

      由于适配器类是适配者类的子类,因此可以在适配器类中置换一些适配者的方法,使得适配器的灵活性更强。

      对象适配器模式还有如下优点:

      (1) 一个对象适配器可以把多个不同的适配者适配到同一个目标;

      (2) 可以适配一个适配者的子类,由于适配器和适配者之间是关联关系,根据“里氏代换原则”,适配者的子类也可通过该适配器进行适配。

      2. 主要缺点

     类适配器模式的缺点如下:

      (1) 对于Java、C#等不支持多重类继承的语言,一次最多只能适配一个适配者类,不能同时适配多个适配者;

      (2) 适配者类不能为最终类,如在Java中不能为final类,C#中不能为sealed类;

      (3) 在Java、C#等语言中,类适配器模式中的目标抽象类只能为接口,不能为类,其使用有一定的局限性。

      对象适配器模式的缺点如下:

      与类适配器模式相比,要在适配器中置换适配者类的某些方法比较麻烦。如果一定要置换掉适配者类的一个或多个方法,可以先做一个适配者类的子类,将适配者类的方法置换掉,然后再把适配者类的子类当做真正的适配者进行适配,实现过程较为复杂。

      3. 适用场景

      在以下情况下可以考虑使用适配器模式:

       (1) 系统需要使用一些现有的类,而这些类的接口(如方法名)不符合系统的需要,甚至没有这些类的源代码。

       (2) 想创建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,包括一些可能在将来引进的类一起工作。



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