1、原由

在现实生活中,经常出现两个对象因接口不兼容而不能在一起工作的实例,这时需要第三者进行适配。例如,讲中文的人同讲英文的人对话时需要一个翻译,用直流电的笔记本电脑接交流电源时需要一个电源适配器,用计算机访问照相机的 SD 内存卡时需要一个读卡器等。

  1. 在软件设计中也可能出现:需要开发的具有某种业务功能的组件在现有的组件库中已经存在,但它们与当前系统的接口规范不兼容,如果重新开发这些组件成本又很高,这时用适配器模式能很好地解决这些问题。

2、定义

将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口,使得原本由于接口不兼容而不能一起工作的那些类能一起工作。适配器模式分为类结构型模式和对象结构型模式两种,前者类之间的耦合度比后者高,且要求程序员了解现有组件库中的相关组件的内部结构,所以应用相对较少些。

3、优点

  • 客户端通过适配器可以透明地调用目标接口。
  • 复用了现存的类,程序员不需要修改原有代码而重用现有的适配者类。
  • 将目标类和适配者类解耦,解决了目标类和适配者类接口不一致的问题。
  • 在很多业务场景中符合开闭原则。

4、缺点

  • 适配器编写过程需要结合业务场景全面考虑,可能会增加系统的复杂性。
  • 增加代码阅读难度,降低代码可读性,过多使用适配器会使系统代码变得凌乱。

5、结构

适配器模式(Adapter)包含以下主要角色。

  1. 目标(Target)接口:当前系统业务所期待的接口,它可以是抽象类或接口。
  2. 适配者(Adaptee)类:它是被访问和适配的现存组件库中的组件接口。
  3. 适配器(Adapter)类:它是一个转换器,通过继承或引用适配者的对象,把适配者接口转换成目标接口,让客户按目标接口的格式访问适配者。


类适配器模式的结构图如图 1 所示。
image.png
对象适配器模式的结构图如图 2 所示。
image.png

6、实现

(1) 类适配器模式的代码如下:

  1. package adapter;
  2. //目标接口
  3. interface Target
  4. {
  5. public void request();
  6. }
  7. //适配者接口
  8. class Adaptee
  9. {
  10. public void specificRequest()
  11. {
  12. System.out.println("适配者中的业务代码被调用!");
  13. }
  14. }
  15. //类适配器类
  16. class ClassAdapter extends Adaptee implements Target
  17. {
  18. public void request()
  19. {
  20. specificRequest();
  21. }
  22. }
  23. //客户端代码
  24. public class ClassAdapterTest
  25. {
  26. public static void main(String[] args)
  27. {
  28. System.out.println("类适配器模式测试:");
  29. Target target = new ClassAdapter();
  30. target.request();
  31. }
  32. }

程序的运行结果如下:
image.png

(2)对象适配器模式的代码如下:

  1. package adapter;
  2. //对象适配器类
  3. class ObjectAdapter implements Target
  4. {
  5. private Adaptee adaptee;
  6. public ObjectAdapter(Adaptee adaptee)
  7. {
  8. this.adaptee=adaptee;
  9. }
  10. public void request()
  11. {
  12. adaptee.specificRequest();
  13. }
  14. }
  15. //客户端代码
  16. public class ObjectAdapterTest
  17. {
  18. public static void main(String[] args)
  19. {
  20. System.out.println("对象适配器模式测试:");
  21. Adaptee adaptee = new Adaptee();
  22. Target target = new ObjectAdapter(adaptee);
  23. target.request();
  24. }
  25. }

说明:对象适配器模式中的“目标接口”和“适配者类”的代码同类适配器模式一样,只要修改适配器类和客户端的代码即可。

程序的运行结果如下:
image.png

7、应用实例

1、用适配器模式(Adapter)模拟新能源汽车的发动机。

分析:新能源汽车的发动机有电能发动机(Electric Motor)和光能发动机(Optical Motor)等,各种发动机的驱动方法不同,例如,电能发动机的驱动方法 electricDrive() 是用电能驱动,而光能发动机的驱动方法 opticalDrive() 是用光能驱动,它们是适配器模式中被访问的适配者。

客户端希望用统一的发动机驱动方法 drive() 访问这两种发动机,所以必须定义一个统一的目标接口 Motor,然后再定义电能适配器(Electric Adapter)和光能适配器(Optical Adapter)去适配这两种发动机。

我们把客户端想访问的新能源发动机的适配器的名称放在 XML 配置文件中(点此下载 XML 文件),客户端可以通过对象生成器类 ReadXML 去读取。这样,客户端就可以通过 Motor 接口随便使用任意一种新能源发动机去驱动汽车,图 3 所示是其结构图。
image.png
程序代码如下:

  1. package adapter;
  2. //目标:发动机
  3. interface Motor
  4. {
  5. public void drive();
  6. }
  7. //适配者1:电能发动机
  8. class ElectricMotor
  9. {
  10. public void electricDrive()
  11. {
  12. System.out.println("电能发动机驱动汽车!");
  13. }
  14. }
  15. //适配者2:光能发动机
  16. class OpticalMotor
  17. {
  18. public void opticalDrive()
  19. {
  20. System.out.println("光能发动机驱动汽车!");
  21. }
  22. }
  23. //电能适配器
  24. class ElectricAdapter implements Motor
  25. {
  26. private ElectricMotor emotor;
  27. public ElectricAdapter()
  28. {
  29. emotor=new ElectricMotor();
  30. }
  31. public void drive()
  32. {
  33. emotor.electricDrive();
  34. }
  35. }
  36. //光能适配器
  37. class OpticalAdapter implements Motor
  38. {
  39. private OpticalMotor omotor;
  40. public OpticalAdapter()
  41. {
  42. omotor=new OpticalMotor();
  43. }
  44. public void drive()
  45. {
  46. omotor.opticalDrive();
  47. }
  48. }
  49. //客户端代码
  50. public class MotorAdapterTest
  51. {
  52. public static void main(String[] args)
  53. {
  54. System.out.println("适配器模式测试:");
  55. Motor motor=(Motor)ReadXML.getObject();
  56. motor.drive();
  57. }
  58. }
  1. package adapter;
  2. import javax.xml.parsers.*;
  3. import org.w3c.dom.*;
  4. import java.io.*;
  5. class ReadXML
  6. {
  7. public static Object getObject()
  8. {
  9. try
  10. {
  11. DocumentBuilderFactory dFactory=DocumentBuilderFactory.newInstance();
  12. DocumentBuilder builder=dFactory.newDocumentBuilder();
  13. Document doc;
  14. doc=builder.parse(new File("src/adapter/config.xml"));
  15. NodeList nl=doc.getElementsByTagName("className");
  16. Node classNode=nl.item(0).getFirstChild();
  17. String cName="adapter."+classNode.getNodeValue();
  18. Class<?> c=Class.forName(cName);
  19. Object obj=c.newInstance();
  20. return obj;
  21. }
  22. catch(Exception e)
  23. {
  24. e.printStackTrace();
  25. return null;
  26. }
  27. }
  28. }

程序的运行结果如下:
image.png
注意:如果将配置文件中的 ElectricAdapter 改为 OpticalAdapter,则运行结果如下:
image.png

8、应用场景

  • 以前开发的系统存在满足新系统功能需求的类,但其接口同新系统的接口不一致。
  • 使用第三方提供的组件,但组件接口定义和自己要求的接口定义不同。

9、扩展

适配器模式(Adapter)可扩展为双向适配器模式,双向适配器类既可以把适配者接口转换成目标接口,也可以把目标接口转换成适配者接口,其结构图如图 4 所示。
image.png
程序代码如下:

  1. package adapter;
  2. //目标接口
  3. interface TwoWayTarget
  4. {
  5. public void request();
  6. }
  7. //适配者接口
  8. interface TwoWayAdaptee
  9. {
  10. public void specificRequest();
  11. }
  12. //目标实现
  13. class TargetRealize implements TwoWayTarget
  14. {
  15. public void request()
  16. {
  17. System.out.println("目标代码被调用!");
  18. }
  19. }
  20. //适配者实现
  21. class AdapteeRealize implements TwoWayAdaptee
  22. {
  23. public void specificRequest()
  24. {
  25. System.out.println("适配者代码被调用!");
  26. }
  27. }
  28. //双向适配器
  29. class TwoWayAdapter implements TwoWayTarget,TwoWayAdaptee
  30. {
  31. private TwoWayTarget target;
  32. private TwoWayAdaptee adaptee;
  33. public TwoWayAdapter(TwoWayTarget target)
  34. {
  35. this.target=target;
  36. }
  37. public TwoWayAdapter(TwoWayAdaptee adaptee)
  38. {
  39. this.adaptee=adaptee;
  40. }
  41. public void request()
  42. {
  43. adaptee.specificRequest();
  44. }
  45. public void specificRequest()
  46. {
  47. target.request();
  48. }
  49. }
  50. //客户端代码
  51. public class TwoWayAdapterTest
  52. {
  53. public static void main(String[] args)
  54. {
  55. System.out.println("目标通过双向适配器访问适配者:");
  56. TwoWayAdaptee adaptee=new AdapteeRealize();
  57. TwoWayTarget target=new TwoWayAdapter(adaptee);
  58. target.request();
  59. System.out.println("-------------------");
  60. System.out.println("适配者通过双向适配器访问目标:");
  61. target=new TargetRealize();
  62. adaptee=new TwoWayAdapter(target);
  63. adaptee.specificRequest();
  64. }
  65. }

程序的运行结果如下:

image.png

10、进阶阅读