設計模式系列—適配器模式
前言
- 23種設計模式速記
- 單例（singleton）模式
- 工廠方法（factory method）模式
- 抽象工廠（abstract factory）模式
- 建造者/構建器（builder）模式
- 原型（prototype）模式
- 享元（flyweight）模式
- 外觀（facade）模式
- 持續更新中......
23種設計模式快速記憶的請看上面第一篇，本篇和大家一起來學習適配器模式，適配器模式包含類的適配器模式和對象的適配器模式。
模式定義
將一個類的接口轉換成客戶端希望的另一個接口。Adapter模式使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類可以一起工作。
適配器模式的形式分為：類的適配器模式 & 對象的適配器模式。
類的適配器模式
類的適配器模式是把適配的類的API轉換成為目標類的API。
在上圖中可以看出：
- 沖突：Target期待調用operation方法，而Adaptee并沒有（這就是所謂的不兼容了）。
- 解決方案：為使Target能夠使用Adaptee類里的SpecificOperation方法，故提供一個中間環節Adapter類（繼承Adaptee & 實現Target接口），把Adaptee的API與Target的API銜接起來（適配）。
Adapter與Adaptee是繼承關系，這決定了這個適配器模式是類的
使用步驟（代碼解析）
步驟1： 創建Target接口；
- interface Target {
- //這是源類Adapteee沒有的方法
- void operation();
- }
步驟2： 創建源類（Adaptee）
- class Adaptee {
- public void SpecificOperation() {
- }
- }
步驟3： 創建適配器類（Adapter）
- //適配器Adapter繼承自Adaptee，同時又實現了目標(Target)接口。
- class Adapter extends Adaptee implements Target {
- //目標接口要求調用operation()這個方法名，但源類Adaptee沒有方法operation()
- //因此適配器補充上這個方法名
- //但實際上operation()只是調用源類Adaptee的SpecificOpertaion()方法的內容
- //所以適配器只是將SpecificOpertaion()方法作了一層封裝，封裝成Target可以調用的operation()而已
- @Override
- public void operation() {
- this.SpecificOperation();
- }
- }
步驟4：定義具體使用目標類，并通過Adapter類調用所需要的方法從而實現目標
- public class AdapterPattern {
- public static void main(String[] args) {
- Target mAdapter = new Adapter();
- mAdapter.operation();
- }
- }
對象的適配器模式
與類的適配器模式相同，對象的適配器模式也是把適配的類的API轉換成為目標類的API。
與類的適配器模式不同的是，對象的適配器模式不是使用繼承關系連接到Adaptee類，而是使用委派關系連接到Adaptee類。
在上圖中可以看出：
沖突：Target期待調用operation方法，而Adaptee并沒有（這就是所謂的不兼容了）。
解決方案：為使Target能夠使用Adaptee類里的SpecificOperation方法，故提供一個中間環節Adapter類（包裝了一個Adaptee的實例），把Adaptee的API與Target的API銜接起來（適配）。
Adapter與Adaptee是委派關系，這決定了適配器模式是對象的。
使用步驟（代碼解析）
步驟1： 創建Target接口；
- interface Target {
- //這是源類Adapteee沒有的方法
- void operation();
- }
步驟2： 創建源類（Adaptee）
- class Adaptee {
- public void SpecificOpertaion(){
- }
- }
步驟3： 創建適配器類（Adapter）（不適用繼承而是委派）
- class Adapter implements Target{
- // 直接關聯被適配類
- private Adaptee adaptee;
- // 可以通過構造函數傳入具體需要適配的被適配類對象
- public Adapter (Adaptee adaptee) {
- this.adaptee = adaptee;
- }
- @Override
- public void operation() {
- // 這里是使用委托的方式完成特殊功能
- this.adaptee.SpecificOpertaion();
- }
- }
步驟4：定義具體使用目標類，并通過Adapter類調用所需要的方法從而實現目標
- public class AdapterPattern {
- public static void main(String[] args) {
- // 步驟4：定義具體使用目標類，并通過Adapter類調用所需要的方法從而實現目標
- //需要先創建一個被適配類的對象作為參數
- Target mAdapter = new Adapter(new Adaptee());
- mAdapter.operation();
- }
- }
兩種適配器比較
- 對象適配器: 使用組合的方式, 不僅能適配一個被適配者的類, 還可以適配它的任何一個子類;
- 類適配器: 只能適配一個特定的類, 但是它不需要重新實現整個被適配者的功能. 而且它還可以重寫被適配者的行為;
- 對象適配器: 使用的是組合而不是繼承, 通過多寫幾行代碼把事情委托給了被適配者. 這樣很靈活;
- 類適配器: 需要一個適配器和一個被適配者, 只需要一個類就行;
- 對象適配器: 對適配器添加的任何行為對被適配者和它的子類都起作用; ...
解決的問題
從模式的定義中，我們看到適配器模式就是用來轉換接口，解決不兼容問題的。想想我們現實生活中的適配器，最常用的就是手機充電器了，也叫做電源適配器，它把家用交流強電轉換為手機用的直流弱電。其中交流電就是被適配者，充電器是適配器，手機是用電客戶。
原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些類可以在一起工作。
模式組成
組成（角色）作用客戶（Client）只能調用目標接口功能，不能直接使用被適配器，但可以通過適配器的接口轉換間接使用被適配器。目標接口（Target）客戶看到的接口，適配器必須實現該接口才能被客戶使用。適配器（Adapter）適配器把被適配者接口轉換為目標接口，提供給客戶使用。被適配者（Adaptee）被適配者接口與目標接口不兼容，需要適配器轉換成目標接口子類，才能被客戶使用。
實例說明
在這里使用類適配器模式進行舉例，對象適配器模式只是在適配類實現時將“繼承”改成“在內部委派Adaptee類”而已。
實例概況
背景：隔壁老王買了一個進口的電視機
沖突：進口電視機要求電壓（110V）與國內插頭標準輸出電壓（220V）不兼容
解決方案：設置一個適配器將插頭輸出的220V轉變成110V
即適配器模式中的類的適配器模式
使用步驟
步驟1： 創建Target接口（期待得到的插頭）：能輸出110V（將220V轉換成110V）
- interface Target {
- //將220V轉換輸出110V（原有插頭（Adaptee）沒有的）
- void convert_110v();
步驟2： 創建源類（原有的插頭）
- class PowerPort220V{
- //原有插頭只能輸出220V
- public void output_220v(){
- }
- }
步驟3：創建適配器類（Adapter）
- class Adapter220V extends PowerPort220V implements Target{
- //期待的插頭要求調用convert_110v()，但原有插頭沒有
- //因此適配器補充上這個方法名
- //但實際上convert_110v()只是調用原有插頭的output_220v()方法的內容
- //所以適配器只是將output_220v()作了一層封裝，封裝成Target可以調用的convert_110v()而已
- @Override
- public void convert_110v(){
- this.output_220v();
- }
- }
步驟4：定義具體使用目標類，并通過Adapter類調用所需要的方法從而實現目標（不需要通過原有插頭)
- //進口電視類
- class ImportedMachine {
- @Override
- public void Work() {
- System.out.println("進口電視正常運行");
- }
- }
- //通過Adapter類從而調用所需要的方法
- public class AdapterPattern {
- public static void main(String[] args) {
- Target mAdapter220V = new Adapter220V();
- ImportedMachine mImportedMachine = new ImportedMachine();
- //用戶拿著進口電視插上適配器（調用Convert_110v()方法）
- //再將適配器插上原有插頭（Convert_110v()方法內部調用Output_220v()方法輸出220V）
- //適配器只是個外殼，對外提供110V，但本質還是220V進行供電
- mAdapter220V.convert_110v();
- mImportedMachine.Work();
- }
- }
輸出結果
進口電視正常運行
優點
- 轉換接口，適配器讓不兼容的接口變成兼容。
- 讓客戶和實現的接口解耦。有了適配器，客戶端每次調用不兼容的接口時，不用修改自己的代碼，只要調用適合的適配器就可以了。
- 使用了對象組合設計原則。以組合的方式包裝被適配者，被適配者的任何子類都可以搭配著同一個適配器使用。
- 體現了“開閉”原則。適配器模式把客戶和接口綁定起來，而不是和具體實現綁定，我們可以使用多個配適器來轉換多個后臺類，也可以很容易地增加新的適配器。
缺點
- 每個被適配者都需要一個適配器，當適配器過多時會增加系統復雜度，降低運行時的性能。
- 實現一個適配器可能需要下一番功夫，增加開發的難度。
應用場景
- 當要使用的兩個類所做的事情相同或者相似，但是具有不同的接口時考慮使用配適器模式。
- **當需要統一客戶端調用接口的代碼，而所調用的接口具有不兼容問題時使用適配器模式。**這樣客戶端只有調用一個接口就行了，這樣可以更簡單、更直接、更緊湊。
建議盡量使用對象的適配器模式，多用合成/聚合、少用繼承。
當然，具體問題具體分析，根據需要來選用合適的實現方式。
源碼中的應用
- #JDK
- java.util.Arrays#asList()
- java.util.Collections#list()
- java.util.Collections#enumeration()
- java.io.InputStreamReader(InputStream) (returns a Reader)
- java.io.OutputStreamWriter(OutputStream) (returns a Writer)
- java.util.collections#enumeration(),從Iterator到Enumeration的適配。
- #Spring
- org.springframework.context.event.GenericApplicationListenerAdapter
Arrays.asList()
使用工具類 Arrays.asList()把數組轉換成集合時，不能使用其修改集合相關的方法，它的 add/remove/clear 方法會拋出 UnsupportedOperationException 異常。
說明: asList 的返回對象是一個 Arrays 內部類，并沒有實現集合的修改方法。Arrays.asList 體現的是適配器模式，只是轉換接口，后臺的數據仍是數組。
GenericApplicationListenerAdapter
spring架構體系中的事件模型，面向事件編程可以使你的應用擴展性更好，設計更優美，更有設計感，也是解耦最常用的方式，首先看下類圖。
ApplicationListener 事件監聽器接口，基于觀察者模式實現。
GenericApplicationListener 處理基于通用的事件監聽器接口，提供了一種基于事件類型的監測，如下：
- boolean supportsEventType(ResolvableType eventType);
是SmartApplicationListener的改良版本。
SmartApplicationListener 基于事件的監聽器接口，如下：
- boolean supportsEventType(Class<? extends ApplicationEvent> eventType);
ApplicationListenerMethodAdapter GenericApplicationListener適配器實現，如下：
- public class ApplicationListenerMethodAdapter implements GenericApplicationListener
可以看到是通過實現接口這種方式的適配器模式實現。
為什么實現接口這種方式比繼承類這種實現擴展性更好，java是單繼承，用實現接口這種方式可以間接的實現的多繼承，擴展性更好。
SourceFilteringListener 基于GenericApplicationListener,SmartApplicationListener的裝飾器模式實現，從指定的事件源篩選事件，調用它的委托偵聽器來匹配應用程序事件對象。
GenericApplicationListenerAdapter GenericApplicationListener適配器模式實現。
PS：以上代碼提交在 Github ：
https://github.com/Niuh-Study/niuh-designpatterns.git
