二十三种设计模式-适配器模式

适配器模式（Adapter Pattern）是一种结构型设计模式，它允许将不兼容的接口转换成客户端期望的接口，从而使原本因接口不匹配而不能一起工作的类可以协同工作。以下是关于适配器模式的详细介绍：

一、定义及作用

• 定义：适配器模式将一个类的接口转换成客户端所期望的另一种接口，使原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类可以一起工作。
• 作用：
  • 兼容性：解决了接口不兼容的问题，让原本无法协同工作的类能够一起工作，提高了系统的兼容性。
  • 复用性：可以重用一些现有的类，而无需修改它们的代码，从而提高了代码的复用性。
  • 灵活性：客户端调用的是适配器类，而适配器类可以根据需要调用被适配类的方法，这样可以在不修改客户端代码的情况下，灵活地更换被适配类。

二、实现方式

适配器模式主要有两种实现方式：类适配器和对象适配器。

（一）类适配器

• 结构：
  • 目标接口（Target）：定义客户端所期望的接口，它声明了一些方法，客户端通过这些方法来调用适配器的功能。
  • 适配器类（Adapter）：通过继承被适配类来实现目标接口。它将被适配类的接口转换为目标接口，内部持有被适配类的实例，并将目标接口的方法调用转发给被适配类的实例。
  • 被适配类（Adaptee）：定义了需要适配的接口，它有一些有用的方法，但是接口与客户端期望的接口不一致。
• 示例：
  • 假设有一个旧的音频播放器类AudioPlayer，它只能播放MP3格式的音频文件，接口方法为playMp3(String fileName)。现在客户端希望它也能播放VLC格式的音频文件。
  • 我们可以创建一个适配器类AudioPlayerAdapter，它继承自AudioPlayer，同时实现一个新的接口AdvancedAudioPlayer，该接口有一个方法play(String audioType, String fileName)。
  • 在AudioPlayerAdapter类中，重写play方法，当audioType为“vlc”时，先将VLC格式的音频文件转换为MP3格式（假设有一个转换方法convertVlcToMp3），然后再调用playMp3方法来播放转换后的MP3文件。

// 目标接口
interface AdvancedAudioPlayer {void play(String audioType, String fileName);
}// 被适配类
class AudioPlayer {public void playMp3(String fileName) {System.out.println("Playing mp3 file. Name: " + fileName);}
}// 适配器类
class AudioPlayerAdapter extends AudioPlayer implements AdvancedAudioPlayer {@Overridepublic void play(String audioType, String fileName) {if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc")) {String convertedFile = convertVlcToMp3(fileName);playMp3(convertedFile);}}private String convertVlcToMp3(String fileName) {// 转换逻辑，这里简化处理return fileName.replace(".vlc", ".mp3");}
}

（二）对象适配器

• 结构：
  • 目标接口（Target）：与类适配器中的目标接口相同，定义客户端期望的接口。
  • 适配器类（Adapter）：实现目标接口，并且通过组合的方式包含一个被适配类的实例。适配器类将目标接口的方法调用转发给被适配类的实例。
  • 被适配类（Adaptee）：与类适配器中的被适配类相同，定义了需要适配的接口。
• 示例：
  • 还是以上面的音频播放器为例。适配器类AudioPlayerAdapter实现AdvancedAudioPlayer接口，同时在类中包含一个AudioPlayer类型的成员变量。
  • 在AudioPlayerAdapter的构造方法中，传入一个AudioPlayer实例。在play方法中，根据audioType判断，如果是VLC格式，先调用转换方法，然后通过成员变量调用AudioPlayer的playMp3方法。

// 目标接口
interface AdvancedAudioPlayer {void play(String audioType, String fileName);
}// 被适配类
class AudioPlayer {public void playMp3(String fileName) {System.out.println("Playing mp3 file. Name: " + fileName);}
}// 适配器类
class AudioPlayerAdapter implements AdvancedAudioPlayer {private AudioPlayer audioPlayer;public AudioPlayerAdapter(AudioPlayer audioPlayer) {this.audioPlayer = audioPlayer;}@Overridepublic void play(String audioType, String fileName) {if (audioType.equalsIgnoreCase("vlc")) {String convertedFile = convertVlcToMp3(fileName);audioPlayer.playMp3(convertedFile);}}private String convertVlcToMp3(String fileName) {// 转换逻辑，这里简化处理return fileName.replace(".vlc", ".mp3");}
}

三、优缺点

• 优点：
  • 提高兼容性：可以将不兼容的接口转换为目标接口，让原本不能一起工作的类能够协同工作。
  • 提高复用性：可以重用一些现有的类，无需修改它们的代码，提高了代码的复用性。
  • 符合开闭原则：客户端调用的是适配器类，而适配器类可以根据需要调用被适配类的方法，可以在不修改客户端代码的情况下，灵活地更换被适配类。
• 缺点：
  • 类适配器的缺点：由于适配器类是通过继承被适配类来实现目标接口的，所以它只能适配一个被适配类，如果要适配多个被适配类，就需要创建多个适配器类，这会增加系统的复杂性。而且，类适配器使用了继承，这可能会违反一些面向对象的设计原则，如里氏替换原则等。
  • 对象适配器的缺点：对象适配器需要在适配器类中创建被适配类的实例，这可能会增加系统的开销。而且，如果被适配类的接口有变化，适配器类也需要相应地进行修改，这可能会增加维护的难度。

四、应用场景

• 遗留代码的适配：当需要在新的系统中使用一些遗留代码，但遗留代码的接口与新系统的接口不兼容时，可以使用适配器模式来适配这些遗留代码。
• 第三方库的适配：当需要使用第三方库，但第三方库的接口与系统的接口不兼容时，可以使用适配器模式来适配第三方库。
• 不同类库之间的适配：当需要将两个不同类库中的类组合在一起使用，但它们的接口不兼容时，可以使用适配器模式来适配这两个类库中的类。

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案例

一、支付接口适配的背景

假设一个电商平台需要支持多种支付方式。每种支付方式都有自己的接口，例如：

• 支付宝支付接口：AlipayService，它有方法payWithAlipay(String orderId, double amount)。
• 微信支付接口：WechatPayService，它有方法payWithWechat(String orderId, double amount)。
• 银联支付接口：UnionPayService，它有方法payWithUnionPay(String orderId, double amount)。

这些支付接口虽然功能相似，但方法名和参数等细节可能有所不同，这就导致客户端代码在调用不同的支付方式时需要编写不同的代码，增加了代码的复杂性和维护难度。

二、使用适配器模式进行适配

为了解决这个问题，可以定义一个通用的支付接口（目标接口），然后为每种支付方式创建一个适配器类，将具体的支付接口（被适配接口）适配到通用的支付接口上。

（一）定义通用支付接口（目标接口）

public interface PaymentAdapter {void pay(String orderId, double amount);
}

（二）创建适配器类

• 支付宝支付适配器

public class AlipayAdapter implements PaymentAdapter {private AlipayService alipayService;public AlipayAdapter(AlipayService alipayService) {this.alipayService = alipayService;}@Overridepublic void pay(String orderId, double amount) {alipayService.payWithAlipay(orderId, amount);}
}

• 微信支付适配器

public class WechatPayAdapter implements PaymentAdapter {private WechatPayService wechatPayService;public WechatPayAdapter(WechatPayService wechatPayService) {this.wechatPayService = wechatPayService;}@Overridepublic void pay(String orderId, double amount) {wechatPayService.payWithWechat(orderId, amount);}
}

• 银联支付适配器

public class UnionPayAdapter implements PaymentAdapter {private UnionPayService unionPayService;public UnionPayAdapter(UnionPayService unionPayService) {this.unionPayService = unionPayService;}@Overridepublic void pay(String orderId, double amount) {unionPayService.payWithUnionPay(orderId, amount);}
}

（三）客户端调用

在客户端代码中，只需要使用通用的支付接口PaymentAdapter来调用支付方法，而不需要关心具体的支付方式。这样，客户端代码就可以统一地调用不同的支付方式，提高了代码的可维护性和可扩展性。

public class PaymentClient {public static void main(String[] args) {// 假设已经创建了具体的支付服务实例AlipayService alipayService = new AlipayService();WechatPayService wechatPayService = new WechatPayService();UnionPayService unionPayService = new UnionPayService();// 创建适配器实例PaymentAdapter alipayAdapter = new AlipayAdapter(alipayService);PaymentAdapter wechatPayAdapter = new WechatPayAdapter(wechatPayService);PaymentAdapter unionPayAdapter = new UnionPayAdapter(unionPayService);// 统一调用支付方法alipayAdapter.pay("12345", 100.0);wechatPayAdapter.pay("67890", 200.0);unionPayAdapter.pay("11111", 300.0);}
}

三、适配器模式在支付接口适配中的优势

• 统一接口：通过定义一个通用的支付接口，将不同的支付方式统一起来，客户端代码只需要关心这个通用接口，而不需要关心具体的支付实现细节。
• 提高可维护性：当需要添加新的支付方式时，只需要创建一个新的适配器类，而不需要修改客户端代码。这符合开闭原则，提高了系统的可维护性。
• 降低耦合度：客户端代码与具体的支付实现解耦，客户端只需要依赖通用的支付接口，而不需要直接依赖具体的支付服务类，降低了系统的耦合度。

适配器模式在处理多种支付接口的适配问题时，能够有效地解决接口不兼容的问题，提高代码的可维护性和可扩展性，是一种非常实用的设计模式。