设计模式(12):结构型-适配器模式(Adapter)

设计模式(Design pattern)是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问,设计模式于己于他人于系统都是多赢的;设计模式使代码编制真正工程化;设计模式是软件工程的基石脉络,如同大厦的结构一样。

设计模式分为三种类型,共23种。
创建型模式(5):单例模式、抽象工厂模式、建造者模式、工厂模式、原型模式。
结构型模式(7):适配器模式、桥接模式、装饰模式、组合模式、外观模式、享元模式、代理模式。
行为型模式(11):(父子类)策略模式、模版方法模式,(两个类)观察者模式、迭代器模式、职责链模式、命令模式,(类的状态)状态模式、备忘录模式,(中间类) 访问者模式、中介者模式、解释器模式。

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,如图所示:

这里写图片描述
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。

实现

  根据对象适配器模式结构图,在对象适配器中,客户端需要调用request()方法,而适配者类Adaptee没有该方法,但是它所提供的specificRequest()方法却是客户端所需要的。为了使客户端能够使用适配者类,需要提供一个包装类Adapter,即适配器类。这个包装类包装了一个适配者的实例,从而将客户端与适配者衔接起来,在适配器的request()方法中调用适配者的specificRequest()方法。因为适配器类与适配者类是关联关系(也可称之为委派关系),所以这种适配器模式称为对象适配器模式。典型的对象适配器代码如下所示:
  

二.没有源码的算法库

  Sunny软件公司在很久以前曾开发了一个算法库,里面包含了一些常用的算法,例如排序算法和查找算法,在进行各类软件开发时经常需要重用该算法库中的算法。在为某学校开发教务管理系统时,开发人员发现需要对学生成绩进行排序和查找,该系统的设计人员已经开发了一个成绩操作接口ScoreOperation,在该接口中声明了排序方法sort(int[]) 和查找方法search(int[], int),为了提高排序和查找的效率,开发人员决定重用算法库中的快速排序算法类QuickSort和二分查找算法类BinarySearch,其中QuickSort的quickSort(int[])方法实现了快速排序,BinarySearch 的binarySearch (int[], int)方法实现了二分查找。
  由于某些原因,现在Sunny公司开发人员已经找不到该算法库的源代码,无法直接通过复制和粘贴操作来重用其中的代码;部分开发人员已经针对ScoreOperation接口编程,如果再要求对该接口进行修改或要求大家直接使用QuickSort类和BinarySearch类将导致大量代码需要修改。
  Sunny软件公司开发人员面对这个没有源码的算法库,遇到一个幸福而又烦恼的问题:如何在既不修改现有接口又不需要任何算法库代码的基础上能够实现算法库的重用
  通过分析,我们不难得知,现在Sunny软件公司面对的问题有点类似本章最开始所提到的电压问题,成绩操作接口ScoreOperation好比只支持20V电压的笔记本,而算法库好比220V的家庭用电,这两部分都没有办法再进行修改,而且它们原本是两个完全不相关的结构,如图所示:
  

设计模式(12):结构型-适配器模式(Adapter)

客户端测试代码:

输出结果:

三.类适配器

  除了对象适配器模式之外,适配器模式还有一种形式,那就是类适配器模式,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,类适配器模式结构如图所示:

这里写图片描述
   双向适配器的实现较为复杂,其典型代码如下所示:
  

   在实际开发中,我们很少使用双向适配器。

五.缺省适配器

缺省适配器模式是适配器模式的一种变体,其应用也较为广泛。缺省适配器模式的定义如下:

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。
缺省适配器模式结构如图所示:

这里写图片描述

六.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。

在Android开发中,通常会使用到ListAdapter,将数据结构与视图View绑定在一起。

以上内容大多来自于博文:JAVA设计模式(06):结构型-适配器模式(Adapter)

参考电子书下载:设计模式的艺术–软件开发人员内功修炼之道_刘伟(2013年).pdf

《道德经》第十五章:
古之善为道者,微妙玄通,深不可识。夫不唯不可识,故强为之容;豫兮若冬涉川;犹兮若畏四邻;俨兮其若客;涣兮其若凌释;敦兮其若朴;旷兮其若谷;混兮其若浊;孰能浊以静之徐清能安以静之徐生此道者,不欲盈。夫唯不盈,故能蔽而新成。
译文:古时候善于行道的人,微妙通达,深刻玄远,不是一般人可以理解的。正因为不能认识他,所以只能勉强地形容他说:他小心谨慎啊,好像冬天踩着水过河;他警觉戒备啊,好像防备着邻国的进攻;他恭敬郑重啊,好像要去赴宴做客;他行动洒脱啊,好像冰块缓缓消融;他纯朴厚道啊,好像没有经过加工的原料;他旷远豁达啊,好像深幽的山谷;他浑厚宽容,好像不清的浊水。谁能使浑浊安静下来,慢慢澄清能使安静变动起来,慢慢显出生机持这个“道”的人不会自满。正因为他从不自满,所以能够去故更新。

来源:後雪寒

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