适配器模式

适配器模式

适配器模式是一种结构型设计模式, 它能使接口不兼容的对象能够相互合作。

问题

假如你正在开发一款股票市场监测程序, 它会从不同来源下载 XML 格式的股票数据, 然后向用户呈现出美观的图表。

在开发过程中, 你决定在程序中整合一个第三方智能分析函数库。 但是遇到了一个问题, 那就是分析函数库只兼容 JSON 格式的数据。
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你可以修改程序库来支持 XML。 但是, 这可能需要修改部分依赖该程序库的现有代码。 甚至还有更糟糕的情况, 你可能根本没有程序库的源代码, 从而无法对其进行修改。

解决方案

你可以创建一个适配器。 这是一个特殊的对象, 能够转换对象接口, 使其能与其他对象进行交互。

适配器模式通过封装对象将复杂的转换过程隐藏于幕后。 被封装的对象甚至察觉不到适配器的存在。 例如, 你可以使用一个将所有数据转换为英制单位 (如英尺和英里) 的适配器封装运行于米和千米单位制中的对象。

适配器不仅可以转换不同格式的数据, 其还有助于采用不同接口的对象之间的合作。 它的运作方式如下:

  1. 适配器实现与其中一个现有对象兼容的接口。
  2. 现有对象可以使用该接口安全地调用适配器方法。
  3. 适配器方法被调用后将以另一个对象兼容的格式和顺序将请求传递给该对象。

适配器格式结构

对象适配

实现时使用了构成原则: 适配器实现了其中一个对象的接口, 并对另一个对象进行封装。 所有流行的编程语言都可以实现适配器。
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  1. 客户端 (Client) 是包含当前程序业务逻辑的类。

  2. 客户端接口 (Client Interface) 描述了其他类与客户端代码合作时必须遵循的协议。

  3. 服务 (Service) 中有一些功能类 (通常来自第三方或遗留系统)。 客户端与其接口不兼容, 因此无法直接调用其功能。

  4. 适配器 (Adapter) 是一个可以同时与客户端和服务交互的类: 它在实现客户端接口的同时封装了服务对象。 适配器接受客户端通过适配器接口发起的调用, 并将其转换为适用于被封装服务对象的调用。

  5. 客户端代码只需通过接口与适配器交互即可, 无需与具体的适配器类耦合。 因此, 你可以向程序中添加新类型的适配器而无需修改已有代码。 这在服务类的接口被更改或替换时很有用: 你无需修改客户端代码就可以创建新的适配器类。

类适配器

这种方式不为推介。这一实现使用了继承机制: 适配器同时继承两个对象的接口。 请注意, 这种方式仅能在支持多重继承的编程语言中实现, 例如 C++。

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类适配器不需要封装任何对象, 因为它同时继承了客户端和服务的行为。 适配功能在重写的方法中完成。 最后生成的适配器可替代已有的客户端类进行使用。

简单案例展示

我们有一个 MediaPlayer 接口和一个实现了 MediaPlayer 接口的实体类 AudioPlayer。默认情况下,AudioPlayer 可以播放 mp3 格式的音频文件。

我们还有另一个接口 AdvancedMediaPlayer 和实现了 AdvancedMediaPlayer 接口的实体类。该类可以播放 vlc 和 mp4 格式的文件。

我们想要让 AudioPlayer 播放其他格式的音频文件。为了实现这个功能,我们需要创建一个实现了 MediaPlayer 接口的适配器类 MediaAdapter,并使用 AdvancedMediaPlayer 对象来播放所需的格式。

AudioPlayer 使用适配器类 MediaAdapter 传递所需的音频类型,不需要知道能播放所需格式音频的实际类。AdapterPatternDemo,我们的演示类使用 AudioPlayer 类来播放各种格式。

adapter_pattern_uml_diagram

为媒体播放器和更高级的媒体播放器创建接口。

// MediaPlayer.java
public interface MediaPlayer {
   public void play(String audioType, String fileName);
}

//  AdvancedMediaPlayer.java
public interface AdvancedMediaPlayer { 
   public void playVlc(String fileName);
   public void playMp4(String fileName);
}

创建实现了 AdvancedMediaPlayer 接口的实体类。

// VlcPlayer.java
public class VlcPlayer implements AdvancedMediaPlayer{
   @Override
   public void playVlc(String fileName) {
      System.out.println("Playing vlc file. Name: "+ fileName); 
   }

   @Override
   public void playMp4(String fileName) {
      //什么也不做
   }
}
// Mp4Player.java
public class Mp4Player implements AdvancedMediaPlayer{

   @Override
   public void playVlc(String fileName) {
      //什么也不做
   }

   @Override
   public void playMp4(String fileName) {
      System.out.println("Playing mp4 file. Name: "+ fileName);
   }
}

创建实现了 MediaPlayer 接口的适配器类。

// MediaAdapter.java
public class MediaAdapter implements MediaPlayer {

   AdvancedMediaPlayer advancedMusicPlayer;

   public MediaAdapter(String audioType){
      if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") ){
         advancedMusicPlayer = new VlcPlayer();       
      } else if (audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         advancedMusicPlayer = new Mp4Player();
      }  
   }

   @Override
   public void play(String audioType, String fileName) {
      if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc")){
         advancedMusicPlayer.playVlc(fileName);
      }else if(audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         advancedMusicPlayer.playMp4(fileName);
      }
   }
}

创建实现了 MediaPlayer 接口的实体类。

// AudioPlayer.java
public class AudioPlayer implements MediaPlayer {
   MediaAdapter mediaAdapter; 

   @Override
   public void play(String audioType, String fileName) {

      //播放 mp3 音乐文件的内置支持
      if(audioType.equalsIgnoreCase("mp3")){
         System.out.println("Playing mp3 file. Name: "+ fileName);
      } 
      //mediaAdapter 提供了播放其他文件格式的支持
      else if(audioType.equalsIgnoreCase("vlc") 
         || audioType.equalsIgnoreCase("mp4")){
         mediaAdapter = new MediaAdapter(audioType);
         mediaAdapter.play(audioType, fileName);
      }
      else{
         System.out.println("Invalid media. "+
            audioType + " format not supported");
      }
   }   
}

使用 AudioPlayer 来播放不同类型的音频格式。

// AdapterPatternDemo.java
public class AdapterPatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      AudioPlayer audioPlayer = new AudioPlayer();

      audioPlayer.play("mp3", "beyond the horizon.mp3");
      audioPlayer.play("mp4", "alone.mp4");
      audioPlayer.play("vlc", "far far away.vlc");
      audioPlayer.play("avi", "mind me.avi");
   }
}

总结

较为推介的是通过对象适配的方式来实现。主要的实现步骤如下

  1. 确保至少有两个类的接口不兼容:
    一个无法修改 (通常是第三方、 遗留系统或者存在众多已有依赖的类) 的功能性服务类。
    一个或多个将受益于使用服务类的客户端类。
  2. 声明客户端接口, 描述客户端如何与服务交互。

  3. 创建遵循客户端接口的适配器类。 所有方法暂时都为空。

  4. 在适配器类中添加一个成员变量用于保存对于服务对象的引用。 通常情况下会通过构造函数对该成员变量进行初始化, 但有时在调用其方法时将该变量传递给适配器会更方便。

  5. 依次实现适配器类客户端接口的所有方法。 适配器会将实际工作委派给服务对象, 自身只负责接口或数据格式的转换。

  6. 客户端必须通过客户端接口使用适配器。 这样一来, 你就可以在不影响客户端代码的情况下修改或扩展适配器。

适配器模式的优缺点

优点

  1. 单一职责原则_你可以将接口或数据转换代码从程序主要业务逻辑中分离。
  2. 开闭原则。 只要客户端代码通过客户端接口与适配器进行交互, 你就能在不修改现有客户端代码的情况下在程序中添加新类型的适配器。

缺点
代码整体复杂度增加, 因为你需要新增一系列接口和类。 有时直接更改服务类使其与其他代码兼容会更简单。

与其它模式的关系

  1. 与外观模式的区别:此模式使用已有的接口,并对原来的对象进行转换以适应客户端的要求,而且之作用于一个对象。外观模式定义了了一个新的接口,然后使用子系统中的多个对象。

参考

  1. 适配器模式
  2. [适配器模式]()

本文标题:适配器模式

文章作者:fengxiu

发布时间:2020年09月13日 - 17:22

最后更新:2020年09月13日 - 17:22

原始链接: 适配器模式

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